Cilt6 sayi1 2002 by SAUJS

SAKARYA ÜNiVERSiTESi FEN BiLiMLERi ENSTiTÜ DERGiSi CiLT 6 SAYI 1 Mart 2002 ISSN: 1301-4048 iÇiNDEKiLER ATM Networklerde Farklı Trafiklerı n KarşılaştırılmasıA Ş.:ışm z 1

Sürtünme Kaynak Yontemi A Dede l vO� SAslantar Pozısyon Kontrolu. e Yonelik OC Motor UygulaiT'ası A 1 Dogm

Doğal Sih·•li Karelerın Özellikleri AAbt�ev

PIO Kontrolörü Için Arabirim Tasarımı A Ur Af Boz Egrısel Kirişle•de Gerıime Ara zı FAs lln tOzsert

Kalsine Alurııt Üzerıne Oıspe•s Boyaların Adsorpsiyonu G Y11mJ. M

.ı

4()

Isı Ye. •·m Malzemesı Olarak Poliu•eta'l Köpuğu:ı F'ziksel ve Kımyasal Ozell klerı J•etımı ve Incelenmesi HAyd n 1 Hrr'ekçt

Perde Boyut Oran Degişıminin Perdeler ve Çerçeve Arasında Kesrıı e Kuvvet ı :::>agılımına Etkisi H K.:ısap VAkyun� Perde En Kesıt Şeklının ve Planda Perde Ycrın Aras 'ldakı Kesme Kuvvetı Dag

Değışmesının Perde er ve Çerçeve cr

mıra Etkısı H K s p M Ozyurt

Kaynaklı API51 x 65 Boru hattı Çe k erinin Kırılma Tokluğu H �lzun

Kend:.,den Ayarlamalı Sayısal PID Tasarımı 1 Yazıcı A Ozdem1r t \.1. 1 n

Demır Esaslı TIM Parçaların Kırılma Toklugu, Sertliği ve Mikro Yapısal Karakterizasyonu H Uzuro 1 K ltç

Kaynaklı Bağıantıların Yoru IT"a Dayanımını Etkıleyen Faktörler KAy oq

Sınır Şartlarında Özdeğer Pararretres Bu' nduran Süreksiz Strum Lıovılle Probleminin Bazı Spektral Ozelliklerı (J .,ı Muhlaı.:ıv M Kad.:ıkJl NA 1

ş"

E eklr•k Güç Sistemlerinde Kaotik Olayıarın Başlangıç Şartlarına Hassas Bagımlılıg MA Y;ılç n Y1)•f1roglu

Tu•kiye'de ve Dunya'da Bır LPG incelenmesi M Kaya. H Ercan

101

s� nt Venant Type Estimate For The Wave Equation Af. Yaman ;.) f Gozt� z

ı06

Oogrusal Olmayan Elektronik Oevrelerin Bond Gral ile Modeller!nesı M rı.rk A C:ıu ten

109

Makarnanın Besin Değeri v e Mıkrobiyal Ke ıtesi O Demtrkot A tç z

1'5

Beledıyelerde Yonctım Bı şım Sıstemlerı O Uygun

119

Karbon Lifleri lle Takviye Edilmış Kompozıt Kirışıerin Negatı� Morııe nt BelgesırdeK c

Davranışıarının Deneysel ve Teorık Olarak ıncelenmesı O Çe/Jr> AN y., g

129

Fe-F,C ikili Denge Diyagramının Bilgisayarda Modellenmesı

R Y1fmaz FVatansever H Uzun

131

Demiryolları ile Yolcu Taşımacılıgı ve Yolcu Vagonu Onarımı

R yak, S.Aslanl.:ır. M Z Çelebı

142

ilaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamaları TCanvar

Kalsıoe Alunit Uzerine Dyezol Boyaların Adsorpsiyonu T Btrgul 1.' Oz cll A Şpng

155

Ag Protokollerınde Gorule'l Bazı Problemler ve Çözüm Öl"erılerı

160

BıtK sel Yağ Hidrpjenasyon Katalizoru Atıklarının Emaye U retiminde K..ıllanılabııörliğirıin Araştırılması YOz A.Şengıl TürK. ye' de Uzaktan Egitım ve Sakarya Universitesi Uygulamas

165 \' .:ın

169

N Dereceleı Gerwm Transfer Fonksıyonları Sentezine Prat k Yaklaşım':ır

176

K K er A Fer kOfi u E 'ler, Sıstemıerınde Kesme Yorıtemı lle Guvenilırlık Analizı 1

e�e

g ıı

18(,

••

•

SAKARYA UNIVERSITESI FEN BILIMLERI ENSTITU DERGISI •

•

• •

SAYI1

CiLT 6

•

Mart 2002

•

SAHIBI •

Prof. Or. !smail Ça/11

EDiTÖR

Prof. Dr. Osman Çerezci YDoç. Dr. S. Can Kurnaz Bu Sayıdaki •

Yay1n lncel�eme Kurulu Prof. Dr. Mehmet Durman Prof. Vahdettin Sevinç Prof. Or. Ahmet Oğur Prof. Hamdi Ar1kan Prof. Dr. Harun Taşk1n Prof. Dr. Erol Emre Prof. Or. Adil Altindal Prof. Lütfi Saltabaş Prof. Dr. �Cuma Bindal Prof. Or. Fehim F1nd1k Doç. Dr. M. Ali Yalçtn .. Doç. Dr. Umit Kocabrçak Doç. Dr. Bülent Şengörür Doç. Dr. Fethi Haltel Yrd. Doç. Or. Semra Boran Y.rd. Doç. Dr. Recep Art1r Yrd. Doç. Or. Ahmet Alp •

Yrd. Doç. Dr. //yas Çankaya Y.rd. Doç. D r. Kemal Çakir

�Genel Yay1n Yönetmeni Fatma Ayd1n

Yaztşma Adresi ••

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Esentepe Kampüsü 54040 Sakarya Tel: ( +90-264) 346 03 14 Fax: ( +90-264) 346 03 14 e-posta: ckurnaz_@§_akaeya ._edu.tr, fatmçıa@ �çıkarya. edu. tr http://www. fbe.sakarya.edu. tr

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Yılda 2 veya 3 kez ycı,tır an ır ••

SAU Matbaası, Mart 2002, Sakarya

ISSN

1301-4048

iÇiNDEKiLER ATM Networklerde Farkir Trafiklerin Karşalaştarılmase A.Şaşmsz, H.Ekiz ................................. ..................... ....................... 1-6 Sürtü nme KaynakYöntem i A.Dede, U. Soy, S.Aslanlar

........

. . . . . . . . . ............. ..

. ... ...

.....

....

... . . .. . ..

.... .. . . . . . .. . 7-12

...

....

...

Pozisyon Kontrolüne Yönelik OC Motor Uygula ması A.I.Doğman, A.F.Boz ................................................................... 13-17 Doğal Sihirli Karelerio Özellikleri A.A.,Ab iyev, A.A biyev .................................................................................................... 18 -25 PID Kontrolörü için Arabirim Tasaram1 A. Ural, A.F. Boz

.....

...

... . . ...

. . ......

....

. .. ..

...

..... .. .. .......... . .. . .. ... ... .. .

. . . ..

...

....

.26-31

Eğrisel Kirişlerde Gerilme A n alizi F.Aslan, /.öz sert .................................. .......................................................................... 32-39 Kalsine Alunit Üzeri n e Dispers Boyaları n A dsorpsiy onu G.Yilmaz, M.öz acar, I.A.Şengil . ... . . . . ...... .... . . . . . . .

. .

...

40-44

1 �• Yalıtam �alze rr•esi Olara k Poliüretan Köpü ğün Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri, . Uretimi ve Incelenmes i H.Ayd1n, i.Ekmekçi ......................................................................................................................... 45-50 Perde Boyut Oranı Değişi minin Perdeler ve Çerçeve Aras1nda Kesme Kuvveti Dağalımana Etkisi H.Kasap, V.A kyüncü. .... .. .. ....................................... ................................................................................................................ 51-58 Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerini'1 D eğişmesinin, Perdeler ve Çerçeveler Arasındaki . . .. Kesme Kuvvetı. Da galtm1na Etkısı H.Kasap, M.Ozyurt .... . . . . . . ... . .. . .... .. . . ... .. .. .

...

. .

...

Kaynaklı API 51 X 65 Boru Hatt1 Çeliklerinin Ktrdma Tokluğu H. Uzun .

....

. . .

...

. . ..

...........

......

.. . . .

......

.......

......

.....

. . ....

.. . ..

59-66

.. ...... . .. . .. . . . . . . ... 67-7 2 ...

. .

Kendinden Ayariarnall Say ı sal PID Tasanma /.Yaz 1ct, A. Özdemir, F. Vatansever ............................................................... 73 -75 Demir Esaslı T/M Parçaların Krrılma Tokluğu, Sertliği ve Mikro Yaprsal Karakterizasyonu

H.Uzun, /.KiliÇ

. . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... . . . . . . . . .. . . . . ...... . . . . .. . . . . . . . ..... . ....... . . . . .

Kaynaklı Bağlantrfann Yorulma Dayanımtnt Etkileyen Faktörler K.Aydoğdu, K. Genel

. ..

....

.....

...

......

.. . .

.....

Sınır Şartlarında Özdeğer Parametresi Bulunduran Süreksiz Sturm-Liouvilfe Probleminin Bazı . . . . ... .. .. . .. .. .. . . . Spektral Özellikleri O. Ş. Muhtarov, M.Kadakal, N. A ltiniŞik . .

. .. . . . . .

. . . .

...

. .

..........

.....

....

. .

...... . . .

...

......

76-83

. .. 84-89 . .

. .

. . . . . .. .... 90-96 .

. . .

Elektrik Güç Sistemlerinde Kaotik Olayiann Başlangıç Şartlarına Hassas Bağımhhğe M.A.Yalçin, Y. Uyaroğlu ........................................................................................................................................................ 97-100 Türkiye'de ve Dünya'da Bir LPG incelemesi M.Kaya, H..Ercan

. .. .

. . . .

. . ....

....

.... . .

...

. . . . . ...... . . . . . .

Saint-Venant Type E s timate For The Wave Equation M.Yaman, Ö.F.GözükrzJI .... . . . .

. .

...

. .... . ... .. .

...............

.. . .. ..... .... . ..

.. .. . . 106-108

. . . . . . . . . . . .. .

. . . 101-105 ..

. .

Doğrusal Olmayan Elektro nik Devrelerin Bond Graf ile Modellenmesi M. Türk, A.Gülte n .............................. ............. 109-114 Makarnanan Besin Değeri Ve Mikrobiyal Kalitesi O.Demirkol, A.lç6z Be\ediyelerde Yöneti m B i 1 işim Sistemleri ö. Uygun

. . .

...

. . . .. . .. . . .

. ...... .. .

......

. . ...

....

.. .

....

. . . .

. . ........ . . 115-118 .

...

. ... .. . . .. .. .. . ...... ... ...... .. . .

. .

·.

· . · · · · · · · · · · · · · · · · · · · . · · · · · . ·· . . · .· · ·.

Karbon Lif\eri ile Takviye E dilmiş Komp ozit Kirişlerin Ne�atif Moment Bölgesindeki . Davranlşlann•n Deneysel ve Teorik Olarak incelenmesi O. Çetin, A.N.Yelgin . . ..

.....

. . . . . . . . . . . ...

.. . . .

. . .. . .

Fe-F3C ikili Denge Diy agramanan Bilgisayarda Modellenmesi R.Y1/maz, F. Vatansever, H. Uzun..

...

Demiryollan ile Yolcu Taştmacahğa ve Yolcu Vagonu Onarımı R.Çak, S.Aslanlar, M.Z.Çelebi

.....

. . . ... . .. 119-128 .

. .

. .. ... .. .. . . ..

. . .. . ..

...

........

. .

...

....

. 129-134

. .. .. 131-141 .

. . .. . .. . . . .. ..... .. 142-146 . .

. .

ilaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamalan T. Canvar .................................................................................. 147-154 Kalsine Alunit Üzerine Dyezol Boyalann Adsorpsiyonu T.Birgül, M. öz acar, I.A.Şengil............................................... 155-159 Ağ Protokollerinde Görülen Bazı Problemler ve ÇözOm Önerileri T.Kalayct ........................................................... :.. 160-164 Bitkisel Yağ Hidrojenasyon Kata\izörü Atıklarının Emaye Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştıniması Y.Öz, I.A.Şengil ................................................................................................................................................................... 165-168 TOrkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulamasa Y.Bayam, M.S.Aksoy...

....

. . ..

....

. . . . ... .. .. ..... ... ... 169- 175 .

. .

N Dereceli Gerilim Transfer Fonksiyonları Sentezine Pratik Yaklaşimiar Y.San, R.Köker, A.Ferikoğlu ...... . .... . .

176-179

Enerji Sistemlerind e Kesme Yöntemi ile Güvenitirlik Analizi F.Vstansever, F.Uysal, E.Yan1koğlu, Y.Uyaroğ/u ..... .. 180- 184 .

•

ATM Networklerde Farklı Trafikleri n Karşılaştırtlması

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

A.Saşmaz, H.Ekiz

6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

ATM NETWORKLERDE F I TRAFİKLERİN KARŞILAŞTIRILMASI Ahmet Şaşmaz, Hüseyin Ekiz

I. GIRIŞ •

Özet - Gerçek olayların ve nesnelerin biı bilgisayar sistemi

üzerinde

geliştirme

simüle

alanlarında

eğitim

edilmesi,

olduğu

kadar

network

alanında da çok büyük fayda ve kolaylıklar sağlar. Gerçek uygulamaların masraflı oluşu,

yapılacak

hataların telafisinin mümkün olmaması gibi bir takım sakıncalar yazılım geliştiricilerini simülasyon tasarlanıa

Simülasyon

geliştirme

işlemi

ile

alanına

ilgili

yöneltmiştir.

yapılan

çalışmalar,

simülasyonların çok farklı alanlarda kullanılması ve

çeşitli

amaçlara

oluşturulması çalışmada

yönelik

sonucunu

simülasyonların

doğurmuştur.

alınan ATM ağları

ele

network teknolojisinde en

•

günümüzün

önemli yere sahip bir

ATM networkler günümüz ağ iletişiminde önemli yer işgal eden bir network tipidir. Veri iletimi ile beraber ses ve video iletimini de destekleyen bir yapıya sahiptir. Görüntü( video) aktarımı için şöyle bir örnek verilebilir. Bir görüntü düşünelim haber spikeri haber sunuyor olsun, bu görüntüde sadece spikerin ağzı hareket etmektedir veri akışı yoğun değildir. Ama aniden başka bir göıüntüye geçildiğinde aktanlması gereken veri yoğunluğu ağ aıtınaktadır.İşte bu durumları ATM desteklemektedir. iletimi istenilen hız ve zamanda yapmaktadır.

network tipidir.

II.ATM NETWORK

Bu makale, ATM ağiarına bir giriş sağlamaktadır. Daha sonra ise, COMNET III simülasyon ya:;ılımı kullanılarak

ATM

ağları

bilgisayar

o rtamında

II.l.Bağlantı arayüzü

simüle edilmiştir. Bu simülasyon aracılığıyla, ses, veri

video

iletişiminin

nasıl

yapıldığı

gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler - ATM ağlar, Ses, Video, Veri ATM A:nalttar

Abstract - Simu/ating of real events and objects on

Kamu UNI

a computer system is the most efjicient and feasible way

network

training.

Owing

••

Oıel UNI

real-world

•

applications that are expensive and mistakes that

Şekil l .Bir ATM ağ görünüşü

are irreparable, software devetopers head towards to simulation designing and devetoping area. ATM Networks

are

most

important

network

type

current network communication. This paper provides an introduction to the ATM Networks. Later, we simulate ATM networks using COMNET

III

simulation,

simulation

software.

observed voice,

data,

Through and

video

transmission

Şekil 1 'de belirtilen ağ yapısı ile farklı iletim türlerinin iletimi gerçekleştirilmektedir. Kullanıcı Ağ Arayüzü (UNI); ATM porttı olan (ATM NIC, Ethernet veya Yönlendirici) bir uç sistemin ATM ağa bağlanması için kullamlır.2 'ye ayrılır.ATM kullanıcısımn kendine ait bir A T M ağa bağlanırken kullamlan Private(Özel) UNI ve ATM kullamcısının genel hizmet sağlayan bir ATM ağa bağlanırken kullanılan Public(Kamu) UNI.[l]

Key Words-ATMnetworks, Voice, Video, Veri

A.Şaşmaz, H.Ekiz; SAÜ Teknik Eğt.Fak.

, ·

SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi

ATM Networklerde Farldı Trafiklerin Karştlaştırılması

A.S�maz, H.Ekiz

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

ATM Katınam

(ATM):

Uyarlama katmanından bu

alır ve bunlara 5 byte 'lık bir başlık bilgisi ekleyerek hücrenin doğru bağlantı üzerinden yükleri

gön�erilmesini ternin eder. UNI

Fiziksel Katman (PHY) : Elektriksel karakteristikleri

veya optik

şebeke

belirler,

arayüzünü

ve bu bitleri hatta gönderir.

oluşturur

ll.3.ATM Uyarlama Katmanı(AAL) UNl

Şekil 2 . . Kullanıcı

AAL,

adaptasyon

Ağ ve Ağ- Ağ Arabağdaşımlan

referans benzer bir

modeline

modeli,

OSI

referans

kullamlarak kontrol ve yönetim

Kontrol

Çağrı ve

ATM

devrenin

türünün

türde

ATM

hizmet

adaptasyon

has

gereksinimleri

sımflarına

sahiptir.Bunlar

AAL-5 olarak kriter gereksinimi

katmanı

daha

altkatman

(

Segmantation

olarak, biçim yerine

fonksiyonları

alt

getirir.Diliınleme ve birleştirme

and

olarak

katmanlan

alt

hücrenin

olan

Sublayer,CS), diğeri ise

yapan

bir

katınana

kat manı genel olmayan bağlantıda

ile ATM

üzerinde

alt

iki

üstteki

dönüşümü

katmanı, adı

veri alanından büyük veri

diliınleyerek 48 byte 't an oluşan küçük dilimiere ayınr; veya tersine, kendisine gelen 48 byte uzunlukta olan dilimlerden, bir üstünde parçalarının

yerine

bulunan

dönüşüm

katmanının

kabul

edeceği

büyüklükte veri parçalarının elde eder.

ve kontrol düzlemi üç katman içerınektedir.Bunlar, ATM Uyarlama Katmam, ATM

PDU

Katmanı ve

paketleri,

Kullanıcı düzlemi

ATM katınam ve

olarak

protokollerden

Fiziksel Katmandır.ATM Adaptasyon

Katmanı (AAL) her iki düzlemde

farklı olmakla

üst

düzey

veya uygulamalardan gelen

kullarncı

Fiziksel katman iki düzlem

u ygulamasının

veri

gerektirdiği

(CS) parçalanır.CS dönüşüm alt katmanında

veri

paketleri parçalandıktan sonra her parçaya başlık alanı veya art

detaylandırılacak ise ;

adlandınlan

hizmet tipine bağlı olarak dönüşüm alt katmanında

için aynıdır.

Aşağıda işlevleri

kendine

birleştiııne Reassembly,SAR) alt

getirmektedir.

birlikte

veri

gereksinimi yoktur .Her

bir

adlandırılır.Dönüşüm

fonksiyonlannı

aktarım

isterken,

AAL-2, AAL-3/4

dilimierne

çözülmesi ile ilgili

Yönetim Düziemi : İki ana göreve s ahiptir ; Düzlem yönetimi ve sistem yönetimi.Düzlem yönetiınj, sistemin bütününü ilgilendiren fonksiyonlan gerçekleştirir ve sistemde tanımlanmış olan tüm düzlemler arasındaki koordinasyonu sağlar. Katman yönetimi, değişik protokoller dahilindeki kaynak ve yönetimi

ortamı

d·önüşüm (Convergence

işaretleşmelerden sorumludur.

parametre

video

ve video haberleşmesi zamana

iletişim

ayrılmıştu.Biri,

kontrol

işlev lerinin yerine getirildiği düzlem olup devrenin kurulması, gözetimi ve

veya

olan uygulamalara hizmet sunar.[l]

kullarncı

bağlantı

bilgi

üzerinden

özelliklerde

adlandırılır ve her biri değişik

transferi ile ilgili düzlerndir.

Düzlemi

haberleşmesi

ister.Ses

değişik

Kullanıcı Düzleıni : Akış kontrolü ve hata düzeltme

bilgilerinin

ile veri

kriterleri

AAL-1, üzere

vardır.AAL bu gereksinimleri karşılar; bu amaçla

3 ·adet düzlem

olmak

prograrnlan

katmanı

birbirinden farklı

uygulama

tanımlanmıştır.

dahil

ATM

haberleşmesinin böyle

fonksiyonlarını birbirinden ayıran düzlem kavramı

uygulama

aktanını duyarlı

mantık

tanımlanmıştır .Referans modelinde

üst katmanıdır.ATM

aktarılması işini sağlar.Ömeğin ses haberleşmesi uygulaması

hazırlanmıştır.Ek olarak kullanıcı,

mekanizmalan

katmanı, (trafik)

tiplerinin

ll.2.ATM Protokol Mimarisi protokol

protokolünün e n

servislerinin gereksinim duyduğu farklı türde

Ağdan Ağa Arayüzü (NNI); ATM bulutu oluşturan ATM anahtarların birbirine bağlanması için kullamlır.

ATM

katmanlarm

ATM Uyarlama Katınam

yüksek katmanlar ile

ATM katmanı

vazifesi

görınektedir.Uygun servis

temin

eder

veriyi

alanı eklenerek CS-PDU olarak

adlandırılan parçalar elde edilir.CS-PDU genellikle

genel

(AAL)

bilgi

hücre

bilgi

alanımn

uzundur.Bu uzun

arasında arabirim

karakteristiklerini byte 'lık bjrimlere

katmanından

veri

kapasitesinden

paketl eri ,

geçerken,

önce,

hizmet türüne göre dönüşüm alt

daha

ATM adaptasyon kullamlan AAL katmanmda (CS)

böler.Bunlara aynı zamanda yük (payload) adı da

parçalanır ve CS-PDU olarak adlandırılan parçalar

ATM katınanına geçirilir.Kontrol düzlemindeki AAL 'ye işaretleşme ATM Adaptasyon

içerisine ilgili AA L 'in başlık ve kontrol bilgileri yerleştirildikten sonra, bir alhnda bulun a n dilimierne ve birleştirme katmanma (SAR alt alt katmamna)

verilir. Bu

yükler

elde edilir; daha sonra

Katmanı (SAAL) denmektedir.

parçalann

ATM Networklerde Farklı Trafilderin Karşdaşt•nlmasa

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

A.Saşmaz, H.Ekiz

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

aktanlır.Dilimleme alt katmanı, kendisin e gelen CS

•

PDU paketlerini 48 byte 'tan oluşan ve hücrelerin veri alanına

koyulacak

dilimiere

küçük

ayırır

Hücrelerin

doğru

alındığını

sırada

doğrulamada kullanılır.

(tersi

durumda, gelen dilimleri birleştirerek C S-PDU'y u elde eder); ATM katmanı, bu diliınlere hücre başlık

AAL-3/4

bilgileri ekler alıcısına iletmesi için fıziksel katınana . venr.

İki adet hizmet modu vardır.

IT.3.1.AAL

•

protokolleri

Mesaj Modu : Tek bir AAL-SDU biriminin bir daha

veya

fazla

CS-PDU

taşınmasım

ile

AAL-1

sağlayan hizmet modudur.Bu durumda, tek bir

AAL- 1, bağlantı yönelimli bir servistir ve devre

donatılmaktadır.

emülasyonlu

uygulama

yönetmek için

uygundur,

örneğin ses ve video konferans gibi.AAL-1 süreci üç

•

basamaleta hücre iletimi için hazırlanır: • •

Modu :

Akış

AAL-SDU'ya

Bir veya

tek bir

daha

CS-PDU

bilgilerle

ait

fazla

ile

AAL

taşınmasını

sağlayan hizmet modudur.Bir AAL-SDU bir

örnekler senkron olarak yük alanına eklenir.

byte

SN ve SNP alanları, alınan AAL-1 'e hücrelerin

küçük olabilir.Bu

birkaç

uygulamaya

Yük alanından kalan 47 byte kullarncı verisi için

Ortak

Başlama

Tampon

kullanılır.

Parça

Etiketi

Tahsis

İşaretçisi

AAL-1 tarafından sağlanan bilgiler şunlardır ;

ı Byte

•

SAR-PDU Bilgi: Kullanıcı verisidir

•

Pari te : 8 bitlik AAL-1 başlığının tamamı için tek

durumda bir hücre bilgileri

ait

taşı yabilmektedir.

bilgiyi sağlamak için eklenir.

bitlik parite bitidir. •

bir

SDU'nun

doğru sırada alındığını doğrulamada kullanılacak •

tek

hücre

Yük

PAD

Hiza

Bitiş Etiketi

Alanı 1 Byte

2 Byte

0-9188

0-3

Byte

Şekil 5 .AAL-3 Dönüşüm Katmanı PDU Biçimi

SNP : Hata se zme bilgisini ihtiva eder[3]

Sequence Number (SN) SAR-

Se gme

Sıra

Number

PDU

Numara

Protection

Bilgi

Türü

sı

Convergence

Sequence

Sublayer

Count

Indi cation ı bit

Pari te

ı bit

3 bit

Çokla

Yü k

ma ID

Uzunlu

•

Işaretçi sı •

2 bit

Byt e

10 bit

4 bit

6 bit

Byt

Şekil 3.AAL-1 SAR-PDU yapısı

bit

e Şekil 6.AAL-3 Hücre Biçimi

AAL-2 Sequence

Hücre

SAR-

Tüıü

PDU

Number (SN)

Uzunluk

AAL-5

CRC

AAL-5 bağlantılı veya bağlantısız veri destekler.

Bilgi 4 bit

6 bit

45 Byte

4 bit

10 bit

Kullan

Ortak

Uzunl

ıcı

Parça

C-

Dönüşü

Gösterg

e sı

Yükü

Şekil 4.AAL-2 SAR-PDU yapısı

CRC

Hata

sezme

anı

düzeltme

amaçlı

kullanılmaktadır •

U zunluk

Bilgi

alanında

taşınan

SAR-PDU Bilgi: Kullarncı verisidir

•

Hücre Türü : Bloktaki bilginin, mesajın başına sonuna

ait

olduğunu

kByte

Byt

1 Byte

Şekil 7.AAL-5 SAR-PDU yapısı

•

veya

1 Byte

0-64

kullanıcı

verisinin miktarını belirtir

ortasına

•

Altkatın

AAL -2 tarafından sağlanan bilgiler şunlardır ; •

zamanlama bilgisini içerdiğini ifade etmektedir.

2 Byte

ATM Networklerde Farldı Trafikierin Karşılaştırtlması

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

A.Saşmaz, H.Ekiz

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

mekanizmasının

Ill.ATM HİZMET SINIFLARI

kullanımı

açısından

tek

düze

karakteristiklere sahip olup yapılmış olan kaynak tahsisini bu amaca uygun hale getirir.

III.l.Adaptasyon Katman Sınıfları ATM ağa farklı trafık(ses, video ve veri) iletimi

ATM bağlantıya yöneliktir ve kullanıcıya dinamik

yaparken bazı hizmet sırnilarını kullanmaktadır. Bu

olarak

işlemi yapan ATM adaptasyon katmanının hizmetleri

kaynağı

üç farklı parametreye dayanılarak dört farklı sımfta

tanımlanan beş değişik hizınet sınıfı vardır (ATM

toplanmıştır. Sınıflamada

Forum UNI 4.0 tammı). [ 1]

kullamlan

üç

parametre

bağlantı

başına

(SVC

belirlemesine

başına)

olanak

gereken

tanır.ATM

için

şöyledir : Gönderen ve alıcı arasında zamana duyarlılık

•

III.2.

Bit

Akış Sınıfları

gereksinimi - var/yok •

Bit akışı - sabit/değişken

ATM hizmetleri bit akışına göre de sınıflanarak,

•

Bağlantı modu - bağlantıya yönelik/bağlantısız

sınıflamada

ikinci göre

tammlamaya alıcıya

yalnız

bir

ATM

yapılmıştır.Bu şöyle

hizmetleri

yoldan

gönderilir.Bağlantısız serviste bilginin gönderilmesi

Sabit Bit Hızı (CBR) :

•

için tek bir yol kullanılmaz, farklı yollar kullanılabilir

hücre

sınıfları.

Bu hizmet kategorisi

aletanın gecikmesi

gereken

gerçek

(CTD)

h ücre

(CDV)'nin sabit olması

gecikme değişmesi

Tablo 1. AAL

tanım

sınıftannuştır :

Bağlantı temelli serviste çağrı yapıldığında, bilgi göndericiden

bir

zamanlı

trafikler

için

tammlanmıştır ve sabit band genişliğine ihtiyaç gösternıektedir.Uygulamanın

arnana uyar lıI

Servis

Sınıflan k Sınıfı

ağlantıya

sabit olarak bulunacak en fazla hücre oranı

kışı

önelik

(PCR) tarafından karakterize edilir.Bir CBR

ağiantıy a

kaynağı herhangi bir zamanda ve sürede PCR

önelik

değerinde veya altında hücre yayabilir.CBR

ağlantıy a

uygulamasına örnek olarak telefon trafiği (ses),

önelik

video konferans (sabit hızda k odlannuş görüntü

ağlantıya

uygulamaları) ve devre benzeşim hizmetleri

önelik

gösterilebilir.

eğişke Sınıfı

ar eğişke

Sınıfı

ALS

eğişke Sınıfı

boyunca

Sabit

süresi

Değişken Bit Hızı (VBR) : Bit akışının birden

•

arttığı ve sonra azaldığı, ne zaman ne kadar artacağı belli olmayan, ancak arttığı zaman

Yukandaki tablodan da anlaşılacağı üzere ATM A D

sımfından

sınıfına

farklı

servis

aktanlması

sımflarını

kullarulu.Paketlenmiş

desteklemektedir.AAL türü kısmında bunlar AAL 1,

mimarisi

geliştirmiş

olup

bunlar

•

kullanıcılar için özel trafık kombinasyonu yapma ve

ortaya

şekilde ağın

uygulamanın

çıkmasındaki

açıklanabilir: imkanlarına

özel

U ygun bağlı

ana

Patlama

unsur

olarak

bir

değerli

çoğu

davranışı AAL

görüntü,

belirlenir.CTD

olarak

kabul

edilir.Bu uygulamaya

konuşma

etkinliği

tespitli

ses

etkileşimli sıkıştırılmış görüntü gösterilebilir. •

ATM'in değişken trafik kanşımını geçirmesi söz

Gerçek Zamanlı Olmayan Değişken Bit Hızı (nrt-VBR) :Bu hizmet kategorisi gecikmeye ve

konusu olduğundan tanımlanan hizmet kategorilerinin

gecikmenin değişimine çok bağımlı olmayıp

de bu koşula uygun olması gerekmektedir.Dolayısıyla

çok ani trafik değişimi gösteren uygulamalar

burada amaç her trafık tipi için kaynakların adaletli

için

olarak tahsis edilmesidir.Bir ATM Hizmet kategorisi

tanımlanımştır.rt-VBR'de

olduğu

gibi

trafık parametreleri PCR, SCR ve MBS'dir.Ağ

bir ATM bağlantı sımfım temsil eder .Bu sınıf; trafık ve

ile

örnek olarak değişken bit hızı ile kodlanmış

bağlı olmayacaktır.

gereksinimleri

(MBS)

hücreler bu uygulamaya göre oldukça düşük

protokolü veya daha yüksek katmanların protokolüne

QoS

Boyutu

tarafından belirlenmiş değerin ötesinde geciken

bir AAL

gereksinimlerinin

sağlanabiliyorsa ATM katmanının

paterni,

Gerçek Zamanlı Değişken Bit Hızı (rt-VBR) :

SCR (sürdürülebilir h ücre hızı) ve En Fazla

mimarinin

seçildiğinde

ses

istatiksel çoklamaya genellikle izin verir .PCR)

tanımaktadır.

aşağıdaki

video

Diğer kaynaklarla yapılan trafık değişimlerinde

bunların performans parametrelerini belirleme imkanı

için

oıtak işletmesi için tanımlanmıştır.

Trafik Yönetimi Alt-Çalışma Grubu daha kapsamlı hizmet

uygularnalar

telekonferans ve çoklu ortam uygulamalannın

2, 3/4, ve 5 olarak etiketlendirilmiştir.ATM Forumu bir

gereken

kaynaklarının en uygun kullamını için diğer

kontrol

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

ATM Networklerde Farklı Trafik.lerin Karşılaştırılması

A.Saşmaz, H.Ek1z

6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

kaynaklarla

alış-verişinde

bilgi

Şekil 9.Video simülasyonu görünümü

istatiksel

çoğullama yapılır.Çok düşük hücre kayıp oram olması

beklenir.Bu uygulamaya

örnek

ATM ağ simgesi:

olarak

VBR ve AAL2 protokolünü destekler.

genel data haberleşmesi, çoklu ortam elektronik posta uygulaması verilebilir. Elde Edilebilir Bit Hızı (ABR) : Zamana bağlı

•

olarak

band

kaynaklar

genişliği

için

gereksinimi

tanımlanmış

Veri1

's n &r-· .f l ffit i$lern1 Bagl

değişen

bir

Ag_kaıt1

hizmet

garantisini en az veren hizmet sınıfıdır. Genel

klasik verisini aktarmak için uygundur; uçlarda

bir

' ' '

verir .ABR

�fj�---hflf·...--.�jı---$ �

isleml

durumunda

tıkanma oluşması

-�

vennez, ancak onların minimum gereksinimlerini hizmetinde,

islem2

"''• � Ses1 -

uygulamalara belirli bir band genişliği garantisi

Bag2

ABR ve AAL3/4 protokolünü destekler.

genişliğini kullanır.Bu hizmet sınıfı LAN'ların

iletişim

Ag_kaıt2

ATM ağ simgesi:

olarak diğer hizmet sınıflarından kalan boş band

karşılayacak

.�ı t---��

Şekil 1 O Veri simülasyonu görünümü

kategorisidir.Önceliği az olan ve band genişliği

koşan

Atm_ag

Ven2

bı!ıg1

Ag_kaıtl

Atm_ag

A�k.aıt2

Bao2

islem2

•

hücre kaybı olmaması için tıkanma kontrolü de

•

yapılır.Kullamcılar, ağ tarafından bağlantı için

Şekil ll. Ses-Video simülasyonu görünümü

Video2

Vıdeo1

garanti edilen e n az hücre oranın belirI ernekte serbest bırakılır.Belli değerlerdeki PCR ve MCR

ATM ağ simgesi:

(En az Hücre Hızı) ile tanımlanır.

CBR,

VBR

AALl,

AAL2

protokollerini

destekler. •

Belirlenmemiş Bit Hızı (UBR) : Belli bir QoS 'ye ihtiyaç gösteııneyen, gecikmeye veya gecikme değişimine bağımlı olmayan kritik uygulamalar dışındaki

için

hizmetler

tanımlanmıştır. Kaynaklar

arasında

Sesı

:B�

istatiksel

isleml

çoklamayı destekler ve diğer sınıflardan kalan band

genişliğini

olarak

servis

$ bag1

�

Ag_kaıl1

��.__-�1�--1 -��-

Atm_ı!lg

Bag2

Ag_k�t2

Ses2

isJem2· .

kullandığı için trafiğe bağlı

garantisi

veremez.TCP/IP

Veril

için

Şekil 12. Veri-Ses simülasyonu göıiinümü

yaygın olarak kullanılmaktadır.(l]

ATM ağ simgesi:

TRAFİKLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

IV .FARKL I

CBR

, ABR ve AAL l,

A AL3/4

protokollerini

destekler

IV.l.Simülasyon Yöntemi

�

Vıdeo1 .

ATM

ağların

iletim

türlerine

karşılaştırmaları simülasyon yapılmıştır. AAL

sınıfları

bit

_epj-- �_fl-)��·1..._-::t:L..._ , _ $r- BJ

performans

i$lem1

yazılımı kullanılarak

simülasyonlar

göre

akış

yukarıda

sınıfları

bagl

Ag_k&ıtl

Atrn_ag

Ag_kart2

Bag2

islem2

�

belirtilen

Veıi2

Vetil

k ullanılarak

Şekil 13. Veri-Video simülasyonu görünümü

oluşturulmuştur. [2]

ATM ağ simgesi: VBR, Sesl

.Etl-�Ag_k&tl �ı +ii

iıleml

Atm_ag

bag1

��--� fU Aa_k�t2 8ag2 islem2

ABR

AAL2,

A AL3/4

protokollerini

destekler

Ses2

Şekil 8.Ses simülasyon görünümü ATM ağ simgesi:

Ses2

CBR ve AAL l protokolünü destekler. Veıil

Veıi2

Şekil 14. Ses-Veri-Video simülasyon u görünümü

~ Video1

sı

ısleml

� Bagl

Ag_katt1

Atm_ag

... ,ı--�I!J Ag_iwl2 Bag2 isiem2

ATM a ğ simgesi:

Vıdeo2

CBR,

ABR

ve AALl,

protokollerini destekler

VBR,

AAL2, AAL3/4

ATM Networklerde Farklı Trafiklerin Karşılaştırılması

SAU Fen Bilimleri En stitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

A.Saşmaz, H.Ekiz

IV.2.Protokollerin Simülasyon

ses

Ortamına

MESSAGE

Aktarılması Örnek

•

RESPOHSE SOURCES: MESSAGE DELIUEREO

REPLICATIOH 1 FROH

olarak

AALl

CBR

protokollerini

COMNET III ortamına şöyle aktarılmıştır.

IGIH 1 MSC SRC HAME:

HESSAGES

OESTIHATIOH llST

ASSEMBLED

Ag_kart1�t�_ag 1

O. O TO 61C. O SECOHOS toESSACE OELAY AU E R AGE

STO OEU

MAX I HUM

src DEFAULT Service Class:

ECHO

g_ka�t2eAt�_ag 1 src ECHO

O.GOO MS

0.000 145

0.100 MS

DEFAULT Service Class: O

O.DUO MS

0.000 HS

IL OlHl MS

0.125 MS

O.DDO HS

O. '125 HS

D.12S

O. DU MS

sıe�1 1 src Sts1: Ag_kar-t1

src Ses2: Ag_kar-t2

isle� 1

Şekil 1 7. Örnek rapor dosyası �-,

.......

.OHhjıtei ... .

Ses mesajlannın ahnma

. ]6

görülmektedir.

•

ve gönderilme zamanları

simülasyonların çalıştınlması

sonucunda ATM ağların farkı türleri n iletimindeki

�'

performanslarımn

çok

yüksek

olduğu

tespit

e dilmiştir.

Caoce!

:1 .,

1···· •

KAYNAKLAR Şekil 1 5.AAL 'in simüle ortamındaki durumu

[ 1]

Çölkesen Rifat, "Bilgisayar Haberleşmesi ve Ağ

Teknolojileri", Papatya Yayıncılık,

2000

[2]

URL, http://\V\V\V .ca ci. com

[3]

fAan

FORE SYSTEM White Paper, "An

implementation Overview, (Fore Thought and the ATM Intemetwork)", 1992

•

, ·,c�cet

Şekil 16.CBR'nin simülasyon ortamına aktarımı V. SONUÇ Yapılan

modellerneler

COMNET

III

programı

referans alınarak yapılmıştır. Gerçek bir ATM ağdaki veri, ses ve video iletiminin performansını ve çalışma zamanlarını görmek mümkündür. Aşağıda

bu simülasyonlardan; SES simülasyonuna

ait bir rapor dosyası görülmektedir.

SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Sürtünme Kaynak Yöntemi

A, Dede, U .Soy, S.Aslan lar

••

•

SURTUNME KAYNAK YONTEMI

Akın DEDE, Uğur SOY, Salim ASLANLAR

Özet - Ark kaynak yönetimi alın yakma veya direnç

impurity differentiation during solidificatiton, formation in molten metal matrix and crack formation possibility with respect to solidification rate cannot be seen in friction welding. Friction welding parameters should be well - determined in order to obtain a successfull welding.

kaynak yöntemi gibi eritme kaynak yöntemi ile kaynatılması güç olan metaller ile b u metallerin alaşımları kendi aralarında sürtünme kaynak yöntemi ile Farklı kolayca kaynatılabilirler. metallerin kaynağı fiziksel özellikleri ve kimyasal kompozisyonları nedeniyle eritme kaynak yöntemleri kullanılarak birleştjrilmeleri hemen, hemen imkansız gibidir. Farklı metal ve alaşımlarının kaynağına mühendislik uygulamalarında ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyacı gidermek amacı ile yapılan çalışmalar sonucunda sürtünme kaynak yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntem eritme kaynak yöntemi değildir. Kaynatma sırasında erime olmadığından k atılaşmada Dolayısıyla katılaşma sırasında olmamaktadır. oluşabilecek kristal yapı farklılaşması erimiş metal içerisinde yabancı madde kalma riski ve katılaşma hızına bağlı olarak meydana gelebilecek çatlamalar sürtünnıe kaynak yönteminde görülmez. Sürtünme kaynağında yüzeyler arasındaki difüzyonun iyi olması için sürtünme kaynak parametrelerinin iyi tayin edilmesi gerekmektedir.

Keywords- Friction WeJding I. GİRİŞ Kaynaklı birleştiınıeler tarih boyunca insanların ihtiyacı olan araç ve gereçleri elde etme çalışınalan ile ortay a İhtiyaçların

çıkı·nıştır.

sınırsız

başlıca

gelişmenin

birleştiııı1elerde

olması

teknolojideki

sebeplerindendir.

başlangıçta

metal

iki

Kaynaklı malzemenin

birbirleriyle birleştirilmesi ihtiyacından doğmuştur. Ancak daha

sonraları

olmayacağı,

insanlar

sadece

birleştirınenin

birleştirmenin

malzeme

yeterli

özelliklerini

etkilerneden gerçekleştirilebilmesini araştırmışlardır. Buradan

hareketle

ergitmesiz

Anahtar Kelimeler- Sürtünme Kaynağı

kaynak

teknikleri

metodları

gruplandırılmışlardır.

ergitıneli

olarak

Ergitıneli

iki

kaynak

şekild e

yöntemlerinde

birleştirilen metalik malzemelerin birleşme yüzeylerinin

Abstract

The friction welding method can be applied to the metals and their alloys which cannot be easily welded by are welding, butt welding and resistance weldiog. The different type metals cannot be welded completely by using fusion welding methods due to their different physical and chemical properties. However, the welding and joining of different type metals and alloys are required in engineering applications. The friction welding method was investigated in order to reply these necessities. lndeed, this is not a fusion welding method, not only melting , but also solidification are observed. Therefore , possible crystal structure

ergimesi ve ergiyik karışırmn katılaşması sonucu metaller

birleştirilirken,

ergitmesiz kaynak yönteminde metalik

malzemeler

ergitilmeden,

sıcaklıklannın

altında

bir

malzemelerin sıcaklıkta

ergime

malzeme

katı

haldeyken birleşme sağlanmaktadır. Günümüzde, makine

ileri

teknolojilerin

elemanlannın kaynaklı

dönüşümleri

durumdur.

plastik

uygulandığı

birleştitilmelerinde

defatınasyon

olumsuzlukları

malzemelerin

mekanik

etkilemeyecek

kadar

düşük

birleştirme işlenıleri

gelişmiş

istenmeyen

gidermek,

metalurjik

bir

ancak

özelliklerini

sıcaklıklarda

ile mümkündür.

faz

yapılan

Metal matriksh

kompozitlerle seramikleıin veya metal bir malzeme ile metal olmayan bir malzemenin birleştirilmeleri bir çok

DEDE , Fatih Anadolu Teknik, Tek. ve End. Mes. Lisesi, Sakarya, adede54@hotmail.com U. SOY, S. ASLANLAR , Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, (http://www.metal.sakarya.cdu.tr), Esentepe, Sakarya, ugursoy@sakarya.edu.tr , aslanlar@sakatya.edu.tr

durumda gerekli olmaktadır. Bir çok otomobilin motor parçalarında seramiklerle metaller bir arada birleştirilmiş şekilde

kullamlmaktadır.

birliktelik

iki

ayrı

tür

malzemenin özel kaynak tekniklerinden birisi ile ancak

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Sürtünme Kaynak Yöntemi

A.Dede, U.Soy, S.Aslanlar

gerektiren

teknoloji

katıhal

teknikleri

kaynak

YÖNTEMİN UYGULANMASI

lll.

mümkündür. Bu tekniklerin uygulanması yüksek bilgi ve ile

III.l Uygulama Mekanizması

mümkündür. Bu amaçla, bu çalışınada s ürtünme kaynağı konusu hakkında detaylı şekilde bilgiler verilmiştir.

Sürtünme

II. SÜRTÜNMEKA YNAK

kaynağında

enerjisi

kullanılır.

Kullanılan elektrik enerjisi k aynatılmak istenen parçalara

YÖNTEMİ

mekanik

enerji

sağlar.

Mekanik

enerji

kaynatılacak

parçaların sürtünmesi sonucunda terınal enerjiye dönüşür.

Tarihçesi

II.l

elektrik

Elde edilen bu terınal ene rjinin ısısından yararlanarak Sürtünme kaynağı teknolojisi sürekli gelişim gösteren

yapılan kaynak tekniğine

dünyamızın bir çok ülkesinin endüstrisinde uygulama

denilir.

alam

ticari

bulmuş

ekonomik

sürtünme

Dolayısıyla

kaynağıdır. Kaynak süresin c e

yöntemdir.

bir

d e katı hal kaynak yöntemi k aynağı

bir

katı

hal

parçalar basınç altında ve

enerji

mekanik e neıjinin etkisi altında hareket halindedir. Bu

kaynaklarından biriside sürtünme enerjisidir. Sürtünme

duruma sürtünme fazı veya ısıtma fazı olarak adlandırılır.

enerjisinin kaynak yöntemine uygulanması ıs.yy. kadar

Isıtma fazı malzeme yüzeylerinde plastik şekil değiştirme

gitmektedir. Sürtünme kaynağı ile ilgili ilk patent

sıcaklığı meydana gelinceye kadar devam eder. Çelikler

Malzemelerin

kaynak

Anıerikab

edilmesinde

makinist

k ullamlan

.H.Bevington

1981

için bağlantı bölgesinde meydana gelen sıcaklık

tarafından

900-1300

alınmıştır. Bevington sürtünme ısısından yararlanarak

oc arasındadır. Kaynak sırasında ısıtma fazı sonrasında

boruların kaynağını yapnuştır.

basınç artırılarak ısınmış ara yüzey malzemesi yığılır.

1924

yılında W .Richter paten

Böylece kaynak öğesi termomekanik işleme tabi tane

almıştır.1941 yılında A.R Nealsonds ve H.Klopstock

yapılan birleşme bölgesin d e iyileşme gösterir. Bundan

silindirilc parçaların sürtünme kaynağı için birer patent

dolayı

almışlardır. Ayrıca II. Dünya savaşında Almanya'da ve

metaller

Amerika'da plastik malzemelerin kaynağında sürtünme

Kaynatılan parçalarda kaynak bağının oluşabilınesi için

kaynağı kullamlrruştır. Bu yöntem halen günümüzde

temiz metal yüzeylerinip temas haline gelmesi gerekir.

İngiltere'de

H.Klopstock

Sovyetler

Birliğinde

sıkça kullanılmakta olup, geliştirilmektedir

3 4 5] ,

diğer ve

kaynak metal

yöntemleri

alaşımları

ile

birleştirilemeyen

kolaylıkla kaynatılabilir.

Sürtünme kaynağında bütün temassızlıklar sürtünme yolu

ile ortadan kaldırıldığından b u temas çok iyi gerçekleşir.

11.2

Kaynak esnasında parçaların yüzeylerinde erime meydana

Genel Tanımı

gelmez. Çok az bir erime

işlemi sonunda birleşme bölgesinden bu eriyen malzeme

Sürtünme kaynağı kaynak edilecek parçaların birleşme

uzaklaşır. Kaynak yüzeyinde erimiş metale ait herhangi

yüzeyleri arasında, mekanik enerjinin sürtünme aracılığı

bir emareye rastlanmaz

ile ısı enerjisine çevrilmesi ve bu parçalara eksenleri doğrultusunda

baskı kuvveti uygulanması

olsa bile uygulanan yığına

[ 1 ,9, ı O]

sonucunda sürtünme

Kaynak bölgesinde meydana

kaynağında hem basınç uygulanması yapılmakta, hem de

kısalmasına

yapılmaktadır.

tanımlaınaya

göre,

ebatlannın

gelen yığılma parçalann olur.

neden

Buna göre birleşme üç �şamadan oluşmaktadır.

sıcakl ık oluşturulmamaktadır. Bunun için bu kaynak yöntemini sı c ale basınç kaynağı yöntemı erinden biri etmek gerekir. Sürtünme

olarak kabul

Kaynak işleminin başlatılması: Aynaya bağlanan parça

kaynağı alın

döndürülmeye

direnç kaynaklarmın yapılışına benzer şekilde ve torna tezgahının

yapılmaktadır

11.3

prensibine

çalışma

uygun

o] arak

[2,6,7 ,8].

etkileyen

gelmesi

bir

yatay

hareketle

dönen

parçaya

Mekaniksel

enerjinin

sürtünmeyi,

ile

anda,

ani

birbirine

sürtünme

frenleme

ile

yaklaştırılır.

önemlidir.

parçalann Bu

yığına

kuvveti

ile

parçalar

hızının ve basma kuvvetlerinin doğru biçimde ayarlanması

Ryığma=2-3xP sürtünme

durum

birleşme yerinde katılaşma oluncaya kadar devam eder. Kaynak için gerekli basınç (baskı kuvveti) mekanik veya hidrolik sistemle yapılır

getirdiği

denir. Bu yöntemde başarılı bir birleşme için dönme

hareketi durdurulur. Parçalar eksenleri doğrultusunda bir baskı kuvveti

meydana

Kaynak esnasında uygulanan ikinci basınca dövme basıncı

sürtünen parçalann uç kısımlarının hamur kıvamında bir

basıncının

birbirine bağlanmaktadır.

oluşturduğu bunun da kaynak ısı enerjisine dönüşerek yumuşatıldığı

Pı

uygulanan P2 basıncıyla

parça arasında sürtünmenin meydana

sağlanır.

olarak

Şişirme (Yığına) işlemi: Sabit veya dönen kısımdan

aynaya bağlanmış parça yüksek bir hızla döndürülürken, ve

hidrolik

kuvveti ile parçalan uçlan ısınır .

hareket eden çenelerine bağlanır. Dairesel hareket veren

dokunması

parça

Sürtünme işlemi: Sabit hızı (n) ile dönen parçayı

Kaynak edilecek parçalar, makinenin dairesel ve yatay

parçanın

İkinci

b astırılır.

özel

Çalışma Prensibi

ikinci

başlanır.

[3].

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart 2002)

111.2

Sürtünme Kaynak Yöntemi

A.Dede, U.Soy, S.Aslan1ar

Uygulama Şekilleri

Sürtünme kaynak yönteminde, genelde parçalardan biri dönerken

diğeri

Kaynak

sabittir.

yapılış

yöntemi

(a)

Şekil.l.de şematik olarak görülmektedir. Dönme hızı belli

bir

geldiğinde

dengeye

parçanın

iki

(b)

teması

sağlanarak ön temas meydana gelir. Bu temastan soma parçaların ucundaki yabancı maddeler uzaklaşır. Ön temasın

eksensel

arkasından

parçaların

ısınması

basınç

sağlanır.

uygulanarak

Dönme

hareketi

durdunılduğunda eksensel basınç bir miktar arttırılarak dövme

etkisi

yapılır.

etki

sonucunda

kaynak

yüzeyindeki çok az miktar erimiş metal dışarı doğru yığılarak çıkar.

(c)

Sürtünme kaynağı genellikle dairesel

kesith parçalara uygulanmaktadır. Sürtünme kaynağında

(d)

Şekil 2. Sürtünn1e Kaynağının Uygulama Şekilleri

dönme hareketi birinci harekettir. İkinci hareket ise eksensel harekettir. Sürtünme kaynağının alışıla gelmiş uygulama şekilleri Şeki1.2 de görülmektedir. Şeki1.2.a en çok kullanılan sürtünme kaynağı yöntemidir. Şekil.2.b ise yüksek dönme hızının gerekli olduğu küçük çaplı parçalar için uygulanmaktadır. Şeki1.2.c parça

boyutlarının

uzun

olması

kaynatılacak

durumunda

araya

dönebilen ek bir malzeme ilavesi ile yapılan kaynak yöntemidir. Şekil.2d ise boru kaynakları için geliştirilmiş ve radyal kuvvet etkisi altında dönen bir bilezikten

Şekil 3. Lineer Titreşim Hareketi ile Sürtünme Kaynağı

yararlanılarak yapılan kaynağı göstermektedir. Sürtünme kaynağında sürtünmeyi meydana getiren hareket dairesel dönme hareketi olduğu gibi Lineer titreşim hareketi ile de

sürtünme

kaynağı

yapılabilmektedir.

Şeki1.3

yöntem ilk defa Vili tarafından önerilmiştir. Silindirik olmayan parçaların

sürtünme kaynağında

yörüngesel

hareket kullanılır. Şekil.4 bu yöntemde parçalardan bir tanesi sabittir. Dönen parçanın bir köşesi dairesel bir

Şekil 4. Yörüngesel Hareketle Sürtünme Kaynağı

yörünge çizecek şekilde hareket eder [1 ,2,4,9]. �{apısal olarak sürtünme kaynak makinalan torna matkap gibi

talaşlı

sürtünme

imalat

kaynak

makinalarını makinaları

andırmaktadrr. tür

İlk

tezgahlardan

düzenlenerek yapılrmşlardır. Şeki1.5 'de sürtünme kaynak makinası şenıatik olarak görülmektedir [ 1].

(a)

111.3

Kaynak Parametreleri

Sürtünme kaynağı kontrolü gereken oldukça çok sayıda parametre içerir. Bu yöntemle ilgili değişkenler dönme

(b)

hızı sürtünme basıncı sürtünme süresi frenleme süresi yığına geciktirme süresi yığn1a b asıncı (dövme) ve yığı n a süresidir. Yapılan çalışmalarda yöntem üzerinde en etkili olan ve optimizasyonu gerektiren parametrelerin dönme hızı sürtünme basıncı sürtünme süresi yığına basıncı ve

(c)

yığına süresi olduğunu göstermiştir .Bu değerlerin dışında

Şekil 1. Sürtünme K.aynağl işlemi

Sürtünme

kaynağı

iki

ana

safhada

oluşur.

kaynatılacak m alzeme şartlarına b ağlı parametreler de söz konusudur. Konu ile ilgili kaynak eserler incelendiğinde

Bunlar

kaynak parametreleri ile ilgili şu genel sonuçlar çıkabilir.

sürtünme ve yığmadır. Atalet ve sürtünme kaynaklarında moment eğrilerinin değişimi kaynak işleminin izahı için

Dönme hızı ITAB'ın genişliğine etkilidir. Çelikler için

önemli değer ifade etmektedir. Sürtünmenin başlaması

çevresel hız 1,2-1 ,8 m/s arasında önerilmektedir. 1,2 m/s

i1e kuru sürtünmeden dolayı atalet kuvveti artmaktadır

altındaki hızlar çok yüksek momentler dolayısıyla uniform

[ 1].

olmayan yığınalar meydana getirir. Bununla birlikte farklı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I.Say1 (Mart 2002)

Sürtünme Kaynak Yöntemi

A.Dede, U.Soy, S.Aslanlar

Fren

iş

�

•

-Hidrolik Silindir

Parçalar•

�; f

ı..

•

.....

•

;t-, "\.--J "'

�

�Kavrama

......_Tahrik Sistemi Şekil 5 .Sürtünme Kaynak Makinesinin Görünüşü

metal bağlantıları ıçın düşük hızla gevrek bir intermetalik bileşiğin formlanmasını nıinimize edebilir. Yüksek hızların kullanılması durumunda ise sürtünme süresi ve basıncı çok iyi kontrol edilmelidir.

IV. IV.l

Avantajları •

Sürttinme basıncı ve yığına basıncı numune geometrisine ve yapıldığı malzerneye bağlıdır. Değişim dar bir aralıkta değildir. Basınç değişkeni kaynak bölgesindeki sıcaklık veya eksenel kısalma ile kontrol edilebilir. Sürtünme basıncı temas eden yüzeylerden oksitleri uzaklaştırabilecek atmosfer ile ilişkisini kesebilecek ve ara yüzeylerde dengeli bir ısınınayı sağlayabilecek değerde olmalıdır. Yığma basıncı ise malzemelerin sıcak akma sınırı derecesine bağlıdır. Aşırı kaynak yığılmasına sebep olacak kadar yüksek yetersiz kaynamaya neden olacak kadarda düşük olmamalıdır. Farklı malzemelerin kaynağında sıcak akma sının düşük olan malzeme esas alınarak yığına basıncı tespit edilir

•

Genel olarak yumuşak çelikierin sürtünme basıncı 30-65 MPa yığına basıncı 75-140 MPa iken orta ve yüksek karbonlu çelikierin kaynağında sürtünme basıncı 70-21 O MPa yığına basıncı ise 100-420 MPa arasındadır.

• •

Sürtünme ve yığına süreleri malzerneye bağlıdır. Sürtünme süresi malzeme yüzeylerindeki pislik ve alesitleri temizleyebilecek gerekli p lastisite için uniform bir kaynak bölgesi sıcaklığını sağlayabilecek düzeyde olmalıdır. Uygun bir kaynak bağlantısı için ısıtma süresi iyi tespit edilmelidir. Yetersiz ısıtma süresi kaynakta uygun plastisite değeri yakalayamadığı için birleşme yetersiz olacaktır. Aşırı ısıtma zamanı ise yığına basıncı sırasında fazla yığılmadan dolayı malzeme kaybına neden olacaktır [ 1 5 6 7 ,8]. ,

AVAN TAJ VE DEZA VA N TAJLARI

•

IV .2

Sürtünme birleştirilen kaynağı metoduyla malzemelerde sarf edilen enerji diğer metotlara göre daha azdır. Kaynak sırasında bölgesel ısıtma ve ergime derecelerinin altında bir sıcaklıkta kaynak yapıldığı için farklı metallerin kaynağını yapmak mümkündür. Sürtünme kaynağında kaynaklanan bölgenin dayanımı, birleştirilen malzemelerin dayanırnına denk, bazı durumlarda da yüksek olabilmektedir. Sürtünme kaynağı bir katı hal kaynak yöntemi olduğu için kayna k bölgesi cürufv.s. içeıınez. Sürtünmenin etkisiyle bütün oksit ve diğer yabancı maddeler yüzeyden uzaklaştırılır . Sürtünme sonucunda meydana gelen ısı bölgesel olduğu için kaynak dikişinin her iki tarafında ısıdan etkilenen bölge çok dardır ve herhangi bir dönüşüm meydana gelmez. Çok defa ana malzeme gevrekleşmez. Sürtünme kaynağı yapılmış parçalar çok dar toleranstadırlar. Bu nedenle çoğu kez kaynak dikişinin talaş kaldırılarak işlenmesi gerekmez. Kaynak süreci içersindeki yığılma kaynak dikişini havanın zararlı etkilerinden korur. Bağlantı bölgesi, hızlı ısıtma ve soğutma sonucunda uygulanan yüksek basınç nedeniyle ince taneli bir mikro yapıya sahiptir. Dezavantajları

Sürtünme kaynağına sınırlandınlan en büyük etken parçanın geometrik biçimidir. Her ne kadar günümüzde özel yöntemler geliştirilmişse de bağlantısı yapılacak parçalardan birinin bir e ksene göre simetrik olması ve

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Sürtünme Kaynak Yöntemi

A.Dede, U.Soy, S.Aslanlar

V.2 Endüstride Uygulama Alanları

çoğu kez bir eksen etrafında dönebilir olması istenir. Sürtünme kaynağına

sınırıandırılan diğer önemli bir

etken ise kesit alımdır. Kesit alamnın çok büyük olması,

Sürtünme kaynağı yıllardır, hızlı, çevreye zararlı olmayan

motor gücünün

yığına basıncı

değerlerinin çok

yüksek olmasına neden olur. Sürtünme kaynağı için kesit alanları

mm2

edilmektedir.

bir

kaynak

olarak

yöntemi

Sürtünme kaynağı,

kabul

takım üretiminde

arasında

otomotiv sanayiinde çok yaygın olarak kullamlmaktadır.

sınırlandınlırken bazı araştırmacılar azami kesit alarumn

Sürtünme kaynağından; hafif yapılarm elde edilmesinde

olarak veıınişlerdir. Çubuk parçalar için

de yararlanılır. Diğer uygulama alanlan; elektroteknik,

30-8000

10.000

mm2

uygun

çap

değerleri

güvenilir

değerleri

mm2

10-250

olarak

yapı endüstrisi ve tesisat yapımıdır.

önerilmiştir.(3)] Sürtünme

kaynağı

alanı

kesit

için

30-10000

Sürtünme kaynağı öncelikle kütle ve seri imalatta aynı

mm2

veya

arasında sınırlandırılırken maksimum değer çelikler için

2000

mm2,

demir dışı malzemeler için ise

arasında değişmektedir

[2].

20000

farklı

malzemelerden

makine

parçalannın

birleştirilmesinde uygulanır. Bir çok hallerde bu yöntem

mın2

küçük parça

Bu yöntemin genel olarak

sayılarında da

ekonomik olabilmektedir,

özellikle diğer yöntemlerle kaynak yapılmayan veya kötü

dezavantajlan i s e;

kaynak edilebilen malzeme kombinasyonları söz konusu ise bu yöntem uygulanır. Halen mevcut olan sürtünme

•

Genelde kaynatJlan parçalar silindirik ve ekseni

kaynağı makineleriyle

0,6-200

etrafında dönebilen parçalardan oluşmaktadır.

kaynak

Günümüzde

Kaynak sonunda birleştirilen ebatlar eksenel

maksimum çap

yapılabilir.

900 mm,

nun çaplı makine parçalan çelik

kalınlığı da S=

borular

için

6 mm dir [11].

kısalmaya uğradıkları için malzeme sarfiyatına sebep o lmaktadır. •

Büyük

Sürtünme

parçalarda

ısıtmamn

h omojen

alanının

artması

motor

gücü

günümüzde bulmuştur.

değişik

endüstrilerde

Sürtünme

kaynağını n

uygulanmasına dair örnekler şu şekilde sıralanabilir.

basıncı

değerlerinin artmasına neden olur. •

alanı

uygulama

olmamasından dolayı kaynaklanabilme zordur. Kesit

kaynağı

•

Otomotiv endüstrisi: S ubaplar, kadran milleri,

Sürtünme kaynağı makine ve donanımlarının

fren

maliyeti yüksektir

donduıucular,

[2].

milleri,

akslar, ön

vites

yıkama

kolları,

odaları,

turb o

şanzıman

parçaları, ön ısıtma odaları, boru milleri, taşıyıcı

V. UYGULA MAA LANLARI

aks boruları gibi. •

Takım

Helisel

endüstrisi:

matkaplar,

freze

çakıları, raybalar, çelik k alemler, delik zımbaları.

V.l Sürtünme Kaynağı Yapılabilen Malzemeler •

Havacılık

uzay

endüstrisi:

Rotorlar,

Sürtünme kaynağı İle birleştirilecek gereçlerin ikisinin

türbinler, rniller, itme jetleri (memeler), yanına

veya birisinin

odaları, borular, franşlar, fittingler.

Aynı

ôzellikte

dairesel kesidi olması gerekn1ektedir. veya

farklı

özellikte

olan

gereçler

•

Makine imalatı ve endüstrisi: Miller, boıular,

Ancak aynı ôzellikteki gereçlerin sürtünme kaynağı daha

silindirler, piston kolları,

kaliteli olduğundan tercih edilmelidir. Sürtünme kaynağı

rniller, krank milleri, valflar, matkap uçları. •

İş takımları: delik

•

Bakırın, alüminyum ve alaşımlarına,

•

Düşük karbonlu çeliklerin, alaşımlı çeliklere, paslanmaz

çelikl ere,

dişli

hidrolik

flanşlar,

İle birbirine kaynak yapılabilen malzemeler şunlardır;

fittignsler,

çarklar,

sürtünme kaynağı ile birbirine kaynak edilebilmektedir

iğler, sonsuz vidalı

Spiral matkaplar, freze bıçaklan,

zımbaları,

çelik

kalemler

(murçlar),

raybalar.

alüminyum

•

Elektronik ve elektroteknik: Gaz analizleri alıcı kameralar, kromatografiler için ayırma sütunları,

alaşunlarına,

röntgen cihaz tüpleri için döner anod miller,

•

Pirincin, alüminyum ve alaşımlanna,

sürekli

•

Bronzun, alüminyum ve alaşımlarına,

parçalan

•

Bakınn, çeliğe,

•

Pirincin, çeliğe,

•

Titanyum ve titanyum alaşımlarının çeliğe,

•

Titanyum

titanyum

uçları,

devre

kontaklan, geçiş

[12].

VI. SONUÇ

alaşımlarının,

alüminyum ve alaşımlarına, •

lehim

Metallerin farklı özellikleri ve kimyasal kompozisyonları nedeniyle eritme kaynak usulleri yle birleştirm e

Pas)anmaz çeliğin, zirkonyum gibi metailere

[ 12].

sağlanma sı oldukça güçtür. Bu güçlükle ri gidermek amacı ile yapılan çalışmalar sonucunda sürtünme kaynak

Sıralamada belirtilen metal ve alaşımlarının özellikleri

yöntemi

birbirinden farklı olmasına rağmen, sürtünme kaynağı ile kolaylıkla birbirine kaynak yapılabilmekteôirler

geliştirilmiştir.

Birleştirıne

esnasında

erime

gerçekleştirilmediği için malzernede sıcak çatlak riski göıülmez. Bu da sürtünme kaynağının diğer yöntemlerden

[1].

ıı

Sürtünme Kaynak Yöntemi

Bilimleri

Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

SAU Fen

A.Dede,

üstün biridir. Özellikle kılan özelliklerinden birleştirmenin birleştirmenin yeterli olmayacağı, etkilen1eden özelliklerini malzeme bilinmelidir. gerektiği gerçekleştirilebilmesinin Görüldüğü üzere bu yöntem bir çok malzerneye uygulanmakta ve bir çok endüstri alanında kendine yer bulmaktadır. Genelde sürtünme kaynağı ile birleştirme dairesel kesitli çubuklarda geniş uygulama alanı bulmuştur. I(AYNAKLAR

[1] Yılmaz, M., "Farklı Takım Çeliklerinin Kaynağında Kaynak Bölgesinin İncelenınesi",Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, 1983 [2] Ertuğ, A., "Sürtünme Kaynağı" Mühendis ve Makine Dergisi. C.; 21, Sayı;241, 1997 [3] Gürleyik, M.Y. ,Mühendis ve Makine Dergisi, C.: 16, S.;241, 1997 [ 4] Amk, S., "Kaynak Teknolojisi El Kitabı", İstanbul, 1983 p [5] Von Dipl.- Ing. Appel, H.G., Dip. - Ing.Böhle, P, und Prof. Dr. - Ing. Habil. Dr.+Ing h.c. Erdmann, F, "Metallografie und Festigkeitscerhalten von an unterschiedlichen Reibschweipverbindungen Werkstoffen" Materials, DVS pp: 1-17, Düsseldorf, 1968 [6]Tensi, H.M., Welz,w. Und Schwlam, M., beim Reibschweipen "Temperaturen von Aluminiumwerkstoffen", München pp:515-517 58. Jahrg, 1982 [7] G·runauer, H, Gürleyik, M.Y., "Döküm Parçaların Sürtünme Kaynağı", Mühendislik ve Makine Dergisi, C.;30, S.;357, 1989 [8] Reiners, Geprge ve Kreye, Heinrich, "Mikrostruktur und Mechanische Eigenshhaften von Reibschwe�ver�indungen aus Aluminuro und Stahl" Schwei Ben und Schneiden Hamburg, 40 H elf 3, 1988 [9] Mechsener, K., und Klock, H., HReibschwei�verbindungen an Unterschiedlichem Halbzeug aus Aluminiumverkstaffen" Bonn, pp:59, Jahrg, 1983 [1O) Mechsener, K., und Klock, "Grenzflachengefüge von ReibschweiBverbindungen aus Aluminiuro und stahl, Bonn, pp:59, Jahrg, 1983 [ l l] Yashan, D., Tsang, S., Johns, w.l., and Doughty, M.W.,"Inertia Friction Welding of 1100 Aluminiuro to type 316 Stainless Steel", Welding Journal, pp. 27-37, 1987 ve [12]Karaman, "Sürtünme Kaynağı M., Uygulamalan", Sakarya Üniversitesi, 2001.

U.Soy, S.Aslanlar

Pozisyon Kontrolüne Yönelik DC Motor Uygulaması A.İ.Doğman , A.F.Boz

Fen

Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

POZiSYON KONTROLÜNE YÖNELİK DC MOTOR UYGULAMASI •

'oJ

Ali lhsan DOGMAN, Ali Fuat BOZ

Özet - Son yıllarda, çağdaş uygarlığın ve teknolojinin gelişmesi kontrol ve ilerlenıesi ile birlikte!sistemlerinin önemi gittikçe artmaya başlamıştır. Kontrol sistemlerinin yaygınlaşması ile birlikte, kontrol sistemleri eğitimine yönelik çalışmalarda hız kazanmıştır. çalışmaların Bu nedenle yapılan amaçlarından biriside teoride görülen konuların, pratik çalışmalarda kullanılmasında yaşanılan sorunların çözümüdür. Bu çalışmada, bu problemin çözümüne yönelik olarak bir pozisyon kontrolü deney seti geliştirilmiş ve teoride görülen sistem performansı test işlemi ve kontrolör dizayınnın buna etkisi deney seti üzerinde incelenmiştir.

Kontrol sistemleri temelde ikiye ayrılırlar:

�

Açık çevrimli kontrol sistemlerinin öğeleri Şekil görüldüğü çıkışlı

Sonuç ya da çıkışlar u

edilen

değişkenleri

etkiler.

kontrol edilen u

çıkışındaki

[ 1].

süıücü

komutu işaret,

sürücü işaret

kontrol

sistem

giriş

işareti

edilen

sistem

kontrol edilen işareti, önceden belirlenen göre

davranmasını

Basit durumlarda, kontrolör,

sağlayacak

şekilde

sistemin özelliklerine

bir kuvvetlendirici,

mekanik

Daha karmaşık durumlarda kontrolör bir mikroişlemci

türü bilgisayar olabilir. Bu tür açık çevrimli kontrol sisteml erine, basit ve ekonomik olmaları nedeniyle, çok sayıda

kaıınaşık

olmayan

uygulamada

rastlama k

mümkündür.

R:taas GnŞ r

_)oj ,.

Şekil

KNTRlCR

KNTR1.. 8j8\JSS1Bv1

'lı.. r

2. Açık çevrim kontrol

y ,. ....

sistemlerinin öğeleri.

1.2. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemi Açık çevrimli kontrol sistemlerinin; h atasız ve adaptif kontrolü için gerekli olan şey, sistem çıkışından girişine bir bağlantının oluşturulması y a da geri beslemedir.

kontrol

referans

işaretle

Daha hatasız bir kontrol elde etmek için,

girişleri ya da sürücü işaretler

ile belirlenir, sonuçlar ise

2 'de

bağlantı, filtre ya da başka bii kontrol elemanı olabilir.

Bu üç öğenin birbirleriyle ilişkisi daha teknik terimlerle ifade edilirse, amaçlar

bağlı olarak

Bir kontrol sisteminin temel öğeleri şöyle açıklanabilir:

•

uygulanır;

etkiler

I. KONTROL SİSTEMLERiNE GİRİŞ

Kontrolün sistem öğeleıi

kontrolör

kontrolöre

standartiara

Keywords- Control systems, controllers, feedback

•

gibi

(süreç) olmak üzere iki kısma ayrılır.

Abstract- In the recent years, advances in technology and science also increased the importance of the control systems. On the other hand many problems are encountered on control systems education. One of the problem is the implementation or application of the control systems t heories to the practice. In this study an experinıental apparatus for testing the performances and implementing the system controllers has been proposed.

Kontrolün amaçları

Kapalı çevrim kontrol sistemi

1.1. Açık Çevrim K ontrol Sistemi

Anahtar kelinıeler - K ontrol sistemleri, kontrolörler, geribesleme

•

Açık çevrim kontrol sistemi

edilen

işaret

geri

beslenmeli

çıkışlarını yada kontrol

karşılaştırılmalı, giriş-çıkış işaretleri farkı ile orantılı bir

Genel

sürücü

olarak

kontrol

i şaret

uygulanmalıdır.

sisteminin amacı, kontrol sisteminin elemanları aracılığı

hatay1

gideıınek

üzere

sisteme

Burada tanımlandığı üzere bir veya

ile girişleri kullanarak, çıkışlan önceden belirlenmiş bir

daha çok geri besleme yoluna sahip bir sisteme kapalı

şekilde kontrol etmektir[ 1].

çevrimli sistem denir. Şekil 3 'te

Amaçlar u

Kontrol Sistemi

referans girişi

istenilen boşta hız değerini belirlemektedir. Boşta motor

Sonuçlar y

{J) r

hızı w referans değeri ile aynı olmalıdır ve

yük

momentinin neden olduğu, istenilen hız ile gerçek hız arasındaki her fark, hız dönüştürücü ve hata algılayıcı

Şekill. Bir kontrol sisteminin temel ö ğeleri

tarafından algılanmalıdır. Kontrolör, farka göre devreye

A.İ.Doğman Güvercinlik EML, ŞaşmazlANKARA A.F.Boz SAÜ, TEF, Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Bölümü

Pozisyon Kontrolüne Yönelik DC �otor Uygulaması A.I.Doğman, A.F.Boz

SAU Fen Bi1imleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002)

önceden belirlenen bir değ erd e tutmayı amaçlayan bu boşta hız kontrol sistemi "reg ülatör sistemi" olarak da bilinir [2].

girer ve hatayı gidermek üzere a kısma açısım ayariayacak bir işaret üretir. Kapalı çevrimli sisteminin boştaki hızı, TL uygulandıktan sonra, kendini hemen toparlayarak istenen değere geri gelir. Sistem çıkışını

TL Hata Algılayıcı

�, +

mc .. + _

+-.� ..

Kontrolör

.... �

Cü

Motor

.... ...

1ııı. ...

...�

Hız Dönüştürücü

.... �

Şekil 3. Kapalı çevrim boşta hız kontrol sistemi konuma hatasız bir istenen motoru şekilde yönlendirilerek kontrol edilmiş olur. Baskı tekerinin mikroişlemeide hız bilgisine konum bilgisi dönüştürülerek değerlendirilebilir ve böylece baskı tekerinin hareket profıli daha iyi kontrol edilmiş olur [ 4].

Şekil 4 'te baskı tekeri kontrol sisteminin geri beslemeli blok diyagramı görülmektedir. Bu durumda Baskı tekerinin konumu bir konum algılayıcı tarafından belirlenir. Bu konum algılayıcııun çıkışı, tuş takımı ile belirlenen, istenen konurola karşılaştırılır ve mikroişlemeide değerlendirilir. Böylece baskı tekeri Tuş

Takımı

Mikroişlemci

..... ,.

Kontrolör

�

Güç

Kuvvetlen dirici

..... ,.

D oğru Ak1m

Motoru

ey " ,

)

Konum

Kodlayıci

Geri Besleme "'

Şekil 4. Baskı tekeri kapalı çevrim boşta hız kontrol sistemi II. GERiBESLEME

beslemeli sistem yapısının bu temel ilişkisinden yararlanarak geri beslemenin bazı önemli etkileri açıklanabilir [3]. Bu etkiler D Geribeslemenin, sistemin toplan1 kazancına etkisi. O Geribeslemenin, sistem kararhhğına etkisi. O Geribeslemenin, sistem duyarlılığına etkisi. D Geribeslemenin, sistemi etkileyen gürültülere etkisi.

Sistem çıkış büyüklüğünün; girişe, pozitif veya negatif yönde etki etmesi "geribesleme" olarak adlandırılabilir. Şimdi geri beslemenin sistem davramşını farklı yönlerden ne şekilde etkilendiğini görelim. Basit cebirsel işlemlerle sistemin giriş-çıkış ilişkisinin y M=-= r

G ---

l+GH

olduğu

gösterilebilir.

Geri +

+ r

+ y -

Şekil 5. Geribeslemeli sistem. III. KONTROLÖR TÜRLERİ

TASARIMI

için kullanılır. Bu kriterler her bir uygulamaya özgü farklıdır ve genellikle göreli kararlılık , kararlı hal doğruluğu (hata), geçici yamt v e frekans yanıtı özellikleri ile ilgili lasırnlardan oluşur.Bazı uygulamalarda

Tasarım kriterleri genellikle sistemin ne yapması gerektiğini belirtınek ve nas1l yaptığını değerlendiıınek

Pozisyon Kontrolüne Yönelik DC Motor Uygulaması A.İ.Doğman, A.F.Boz

SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa]'l (Mart 2002)

parametre

değişimlerine

karşı

miline

(örneğin

duyarlılık

dişli

bağlı

sistemi

motor

sa yesinde

torku

dayanıklılık ya da bozuculan etkisiz kılma) gibi ilave

arttınlmaktadır. Yine motor miline bağlı potansiyometre

kriterlerden de yararlanılır.

vasıtası

Doğrusal kontrol sistemlerinin tasarırm zaman ya da

olarak sisteme verilmektedir.

frekans tan1m bölgesinde gerçekleştirilebilir.

Örneğin

motoru beslemek için Şekil-8 'de görülen sürücü devresi

kararlı hal doğruluğu genellikle birim basamak, rampa ya

kullamlmıştır[ 5]. Devre bir i şlemsel yükselteç ve bu

da parabalik giriş için tamrnlanır. Belirli tasanın kriterleri

elemanın beslediği iki güç transistöründen oluşmaktadır.

zaman

Sistem

tanım

bölgesinde

çok

daha

kolay

ile

pozisyon ölçümü

üzerinde

farklı

yapılarak,

geribesleme

Sistemde bulunan DC

k ontrolörterin

uygulamasının

değerlendirilebilir. En büyük aşım , yükselme zamanı ve

yapılabilmesi amacı ile hata algılayıcı ile motor sürücü

yerleşme zamanı gibi birim basamak giriş için tamrnlanan

devresi arasından bağlantı uçları çıkanlmıştır. Dizayn

kriterler genellikle zaman tanım bölgesi tasanrnlarında

edilen kontrolörler bu uçlar a rasına bağlanabilmektedir.

kullanılır. Göreli kararlılığın kazanç payı , faz payı ve Mr

Sistemin e n önemli özelliği ise, sistem performansının

gibi

direkt olarak bir

büyüklüklerle

ölçülebileceğini

göstermiş

bulunuyoruz. Bu tür frekans tanım bölgesi

A4 kağıdı üzerine çizdirilebilmesidir. Bu

amaca yönelik olarak raylar üzerinde hareket eden metal

kriterleri

A4 kağıdı yapıştırılmakta ve bu plaka

Bode diyagramı , kutupsal yer eğrisi , genlik-faz eğrisi ve

plaka üzerine

Nichols abağı ile birlikte kullanılmalıdır.

sistem girişine göre(genelhkle birim basamak sinyali) PID

hareket ederken, üzerine kalem monte edilmiş ve metal

gerilemeli

plakanın hareket yönünün 90° ters istikametinde hareket

kontrolör, Faz ilerlemeli/gerilemeli kontrolör vb. türleri

eden ve zaman boyutunu temsil eden bir yazıcı ile sistem

mevcuttur.

perfonuansı çizdirilmektedir.

Köntrolörlerin;

kontrolör,

ilerlemeli

Faz

kontrolör,

kontrolör, Faz

Böylece deney sırasında

teoride elde edilen birim basamak cevabı direkt olarak

IV. ÖRNEK SİSTEM

KONTROL SONUÇLARI

sisteme çizdirilmektedir. Sistem performansı yine dizayn edilen farklı kontrallörler içinde aynı düzlem üzerine

pozisyon kontrolüne yönelik bir deney

çizdirilebilmektedir. Böylece kullarncı veya öğrencilerin

seti tasarlanmıştır. Tasarlanan deney setinin blok şeması

teoride gördükleri konuları, p r atikte direkt olarak test

Bu çalışmada, ve

genel

görünümü

sırası

ile

Şekil-6

'de

etme veya elde etme imkanları olmaktadır. Buda konunun anlaşılması açısından büyük önem arz etmektedir[4].

göriilmektedir. Deney setinde raylar üzerinde hareket eden ve

A4 büyüklüğünde olan bir metal plakanın

pozisyonu DC bir motor ile kontrol edilmektedir. Motor Karşılaşttrıcı Pozisyon Komut Voltajı

ı---..ı Voltaj Yükseltici ı-----.ı Güç Yükseltici + -

Pota nsiyometre

Motor Pozisyon Geribeslernesi

Şekil 6.Deney

Setinin Blok Diyagramı

Sürücü ve Güç Kaynağa Pozisyon be lirleyici Potansiyometre

DC Motor Yazıcı Sistemi

Şekil 7 .Deney Setinin Genel Görünümü

SAU Fen Bihmleri Enstitü sü Dergisi 6.Ci1t, l.Say1 (Mart 2002)

Pozisyon Kontrolüne Yönelik DC Motor Uygulaması A.İ.Doğman, A.F.Boz

Referans

Güç Yükseltici

Voltaj Yükseltici

Karşılaştıncı

+15 V

Girişi

Motor

• • •

-15 V

• •

�E

• • • • • • • • • •

• • • •

+5 V

• · • • • • •

Potansiyometre -5 V

Şekil 8. Karşılaştıncı ve Sütücü Devre Şeması

Deney

seti

kullanılarak

edilen

elde

basamak

makara sistemi ile bağlı sarkaca farklı ağırlıklara sahip

cevaplanndan birisi Şekil-9'da verilmiştir. Buradan elde

kütleler

edilen basamak cevabı ile teoride hesaplanan cevabın

gürültü( disturbance) karşısında nasıl davrandığım da test

aynı olduğu yine kullanıcı tarafından görülebilmektedir.

edebilmekte ve sisternin cevabını çizdirebilmektedir .

bağlayarak,

sisternin

dışandan

verilen

bir

Bunun yanı sıra kullanıcı hareketli metal plakaya bir

Şekil 9 : Sistemin Basamak Cevabı yetişmiş eleman açığının kapatılabilmesi ve niteliklerinin arttırılabilmesi için, eğitimde yeni metotlar ve yöntemler

V. SONUÇLAR

kullanılmalıdır.

Lisans veya yüksek lisans düzeyinde

e ğitim veren kurumların e n büyük problemlerinden birisi Günümüz

teknoloji dünyasında

kontrol

sistemlerinin

teoride

öğrencilere

kazandınlan

bilgilerin,

pratikte

önemi her geçen gün artmaktadır. Kontrol sistemlerinin

uygulama sıkıntısıdır. Bu problemin çözüm yollarından

kullanımının

bir

günümüzde

uygulamalarının

yanısıra

büyük önem arz etmektedir.

eğitimide

Bu konuda

tanesi

ders

yapılabileceği

konulannın uygun

genel

deney

uygulaınalanmn setleridir.

Pozisyon Kontrolüne Yönelik DC Motor Uygulamasa A.i.Doğman, A.F.Boz

SAU Fen Bilimleri EnstitüsG Dergısi 6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

Genel veya özel amaçlara yönelik uygun deney setlerinin bulunabilmesi ise yine bir sorun teşkil etmektedir. Çünkü ya piyasada ticari olarak bulunan setler amaca yönelik olmamakta veya maliyetleri eğitim kurumlannın kaldırabileceğinin çok üzerinde olmaktadır[ 6][7]. Bu çalışmada yukarıda değinilen probleıne yönelik olarak Kontrol sistemleri dersinde kullanılmak üzere bir pozisyon kontrolü deney seti tasarlanmıştır. Tasarlanan deney setinin en büyük özelliği, sistem p erformansının mekanik yolla direkt olarak çizdirilebilmesi ve elde edilen performans eğrisinin teoride görülen veya değerleri ile hesaplanan perfonnans karşılaştırılabilmesidir. Yine dışarıdan uygulanan sistemi bozucu sinyaller karşısında performansın nasıl değiştiğide görülebilmektedir. Sistem performansının test edilmesinden sonra, ikinci aşamada bu değerlerin istenilen sınırlar içerisinde olup olmadığının belirlenmesidir. Eğer istenilen değerler elde edilemiyorsa buna yönelik olarak kontrolör tasannu yapılarak sistem performansı istenilen değerlere çekilebilmektedir. Bu amaçla tasarlanan ve uygulaması yapılan bu deney seti, farklı kontrolör uygulamalarına uygun hale getirilmiştir. Kullanıcı yine kontrolörlü ve kontrolörsüz sistem performans eğrilerini mekanik yolla çizdirerek, karşılaştırma yapabilmektedir. Maliyeti düşük, uygulaması ve kullamını kolay ve çok farklı amaçlara yönelik olarak dizayn edilen bu sistem, eğtimde karşılaşılan uygulama probleminin çözümüne büyük katkılar sağlay acak özelliktedir.

KAYNAKLAR

[1] B.C.KUO, Linear Circuits and Systems, McGraw Hill Book Company, New York, 1967. [2] B.C.KUO and J. TAL, Incremental Motion Control, Vol. 1, DC Motors and Control Systems, SRL Publishing Co., Champaign, IL, 1979. [3] J. G. TRTJXAL, Automatic Feedback Control System Synthesis, McGraw-Hill Book Company, New York, 1955 [4] A.İ.DOGMAN, Kontrol Sistemleri Eğitimine Yönelik Pozisyon Kontrolü Deney Seti ve Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, 2002 [5]T.KENJO-S.NAGAMORİ, Permanent-Magnet and Brushless DC Motors, Oxford 1985 [6] K.A.STILLMAN, The Place of Classical Control In Control Education, The 4th IFAC Symposium on Advances in Control Education, 14-16 July 1997, İstanbul, Turkey [7] C.SCHMİD- S.MÜLLER, A Contribution to Control Engineering Education On the Web, 4th IFAC Symposium on Advances in Control Education, 14-16 July 1997, İstanbul, Turkey

Doğal Sihirli Karelerin Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Say ı (Mart 2002)

DOGAL SİHİRLİ KARELERİN ÖZELLİKLERİ Asker-Ali Abiyev, Azer Abiyev

Ozet-Ilk defa sihirli kareterin doğal algoritması bu-

Herhangi bir kareyi eşit aralıklarla n-1 sayıda yatay ve

lunmuştur. Bu yeni yöntem sonsuza kadar istenilen

düşey doğrular yardımıyla n2 tane hanelere bölelim.

••

•

dereceden

istenilen

sayılardan

(rasyonel,

Böyle bir kareye n. dereceden kare diyeceğiz.

irrasyonel, karmaşık vb.) sihirli kareler oluşturma imkanı sağlamaktadır. Böyle doğal sihirli karelerio

n . dereceden sihirli karenin t a nımı:

önemli özellikleri incelenmiştir.

{ı, 2, 3, ..., n2 - 1, n2 } sayılar kümesinin elemanlarını n

Anahtaar Kelimeler:

kareye öyle yazalım ki, istenen sütun, satır veya

köşegenlerdeki n tane sayının toplamı aynı sabit bir

Abstract-The natural algorithm of magic squares have

sayıya eşit olsun. Bu sayıya sihirli sayı diyeceğiz. Bu

been established. With this new method, it is possible

sayının formülünü bulalım.

to form magic squares at any order using any sort of numbers inciurling rational, irrational, c omplex ete. I n this study, the important properties of magic squares

Silirili karenin tanımına göre tüm hanelerdeki sayıların

have been revealed.

toplamı

nS'e, diğer yandan 1 + 2 + 3 + ... +(n 2 -1) +n 2 'ye eşit olacak, yani

Keywords: ı.

GİRİŞ

Sihirli kareler 2000 yıldır aydınların kafasını meşgul bir

matematiksel

problem

olduğunu

1 + 2 + 3 + ... + (n 2 -1) +n 2

ortaya

bulunur.

koymuşlardır. Ünlü matematikçilerin uğraşrrıasına rağmen bu problem 1996'ya kadar çözülememiştir. 03.03.1996

Kareler derecesine göre çifili ve tekli kareler olarak

yılında sihirli karelerin doğal algoritınası tarafımızdan

isimlendiıilir. Çift dereceden kareler ise 2 türlüdür;

bulundu. Bu yeni yöntem en basit ve en genel bir

derecesi ikiye bölündüğünde çift sayı oluşturan kare,

algoritma olduğundan dolayı, bu algoritma ile yazılan

çiftli-çift kare ve derecesi ikiye bölündüğünde tek sayı

sihirli karelere doğal sihirli kare ismini verdik. A.Abiyev ,A.Abiyev�Azerbaycan Araştırma M erkezi

Bilimler

Akademisi

ı+n 2 2, n ye eşittir. 2

Buradan

etmiştir. Son 250 yılda matematikçiler sihirli karenin ciddi

ise

oluşturan kare ise tekli-çift kare olarak isimlendireceğiz. 4,8,12,16,20, ... ,4k çiftli-çift sayılar

Radyasyon

2,6,1 O,14, ... ,2(2k-1) tekli-çift sayılar 3,5,7,9, ... ,2k+ ı tek sayılar k

N+

Doğal Sihirli Karelerin Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

II.

DOGAL SİHİRLİ

dizilerin böyle kuralla oluşturulması istenen çiftli-çift,

KARE LERİN

tekli-çift ve tek dereceden karelerin hepsi için geçerlidir .

ALGORITMALARI •

Bu algoritmayı

açıklamak için

Şimdi

soruyu yanıtlamak

aldığımız

gerekir: Ne, Nereye, Nasıl yazılmalıdır?

"Nereye"

ise

kastımız

kareyi

sorusunu

çerçevelere

dıştan içe

varolan

yanıtlamak

ayıralım:

için

Çerçevelerden

(konsentrik)

iç-içe

ele kare

çerçevelerdir. Doğal sihirli kare o}uşturmak için; ..., n2} kümesinin sayıları n/2 gruba ayrılrr (tek

{1,2,3,

dereceden kare için (n+ 1)/2 ). Her grup ise

•

çeşit

•

aritmetik dizi içerir. Her dizinin son terimi bir somaki dizinin ilk terimi olur. Her

dizinin son terimi !.dizinin

terimiyle aynıdır. Bu ifade tüm grupların dizileri için

geçerlidir. İlk grubun dizi uzunluğu n, ikinci grubun dizi

uzunluğu n-2, genel olarak k. grubun dizi uzunluğu n2(k-l )'dir.(kE

{ 1,2,...,

o *

Böylece son grubun, yani

n/2})

n/2. grubun dizi uzunluğu 2 olur. n. dereceden kare için 1.

6 6

grubun

6 6

4 a1

dizisini oluşturalım: -

1, 2, 3, .. . , (n-1),

Pı- n 2 n,3n, ,

n (1'er artar)

..., (n-l)n, n2 (n'er artar)

y1 - n2,(n2-1),(n2-2), ... , [n2-(n-l)] ( 1'er azalır) 8ı- [n2-(n-1), [n2-(n-1)-n], ...

[n2-( n-1 )-(n-2 )n], [ n2-(n-1)-(n-1)n] 81 dizisinin s o n terimi

ı 'e,

(n' er azalır)

•

ondan bir öncesi ise (n+1 )'e

•

eşittir. Her grubun 1. dizisinin ı. terimi bir önceki grubun

dizisillin (yani 8 dizisinin) sondan bir önceki terimin

fazlasına eşittir. Örnek olarak, 2. grubun sayısı ile başlayacaktır. Her grubun 1. dizileri sırasıyla

terimi (n+2)

2., 3 .

4.,

•

1. çerçeve

2. çerçeve [(n-2). derece]

+n, -1, -n olarak artar v e azalır.

Örnek o larak n=12 için 1. ve 2. gruplarm dizilerini yazalım: a1-

1, 2, 3, ..., 1 ı,12 *

p ı- 12,24,36,...,132,144 y1-

- -

[n. derece]

çerçeve [(n-4). derece]

( - - 3 ). çerçeve [8. derece] 2 n (-- 2 ). çerçeve [6. derece] 2 n

( - -1 ). çerçeve [4. derece]

n (-). çerçeve [2. derece]

ı44,143,142,...,134,ı33

Öı-133,121,... ,13,ı

Şekil 1. Karenin çerçev elerinin sıral a nması v eya derecelenmesi a2-

14, 15, ..., 22,23

Pı- 23 3 5, ...,119,131

Şekil

Yı- 131,130,.. . , 1 23,122

(derecesine)

. bı - 122, 11Ü, .., 2 6, 14

1 'de

dereceden karenin

göre

köşegenlerindeki

Vb.

g österilmiş

haneleri

aynı

çerçeveleri sırasına aynı

çerçeve I erin

sembollerle

işaretlen

nriştir. Çerçevenin yatay veya düşey hanelerinin sayısı

Böylelikle , "Ne" sorumuzun yanıtı olarak grupları ve

onun derecesini gösterir. Kuşkusuz ki, çerçevelerin sayısı

dizileri nasıl elde edeceğimizi gösterdik. Grupların ve

ve el e aldığımız grupların sayısı birbirlerine eşittirler,

Doğal Sihirli Karelerio ÖzellikJeri A.A.Abiyev, A.Abiyev

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Say1 (Mart 2002)

yani çerçeveler sayısı=gruplar sayısı= n/2. Tek dereceden kare için çerçeve ve gruplar sayısı (n+ ı )/2 'ye eşittir. Bu nedenle son dizi bir sayıdan ve çerçeve ise bir haneden ibarettir. Her

Şekil 2. Çift dereceden ka renin özel böl gel eri

Köşegenler ve "artı" nın yardımıyla meydana gelen 8 bölge ise "�" işaretiyle belirlenmiştir. Tanımlar:

gruptaki

dizilerin

elemanları

sayısı

uygun

a-Köşegen üzerindeki sayılara köşegen sayıları,

çerçevedeki haneler sayısına eşittir. Görüldüğü gibi çerçeveler ve gruplar sayılarının eşitliği bizi şu noktaya gö türür: ı. çerçeve hanelerine 1. grubun 4 dizisindeki sayılar yazılacak;

Merkezi karenin içerisindeki 4 sayıya merkezi

sayılar, c- "+" içerisindeki sayılara (merkezi sayılar hariç) artı-içi sayılar, d-"�" itareti içerisindeki sayılara üçgen-içi sayılar

2. çerçeve hanelerine 2. grubun 4 dizisindeki sayılar yazılacak, vb.

diyeceğiz.

Her grubun dizi elemanlar1 çerçevenin hanelerine kapalı

Şimdi ise 16. dereceden sayılı 2 kareyi ele alalım. 1

grafal rla yazılır. Her çerçeveye uygun bir kapalı graf

256 sayılarını ardışık olarak 16 x 16 karesin

mevcuttur. Böyle kapalı graflan Bulerin şerefıne Euler

deki hanelere yazalım. Böyle kareye doğal kare denir

devirleri olarak isimlendirdik.

(Şekil3). Şekil 4'de ise tarif ettiğimiz yöntemle yazılmış

Burada biz doğal sihirli karenin ana düşüncesini sundul<.

16. dereceden doğal sihirli kare gösterilmektedir.

Bu algoritmanın tam teferruatlı açıklanması ayrıca bir makalenin söz konusudur [ 1].

Ele aldığımız bu iki sayılı kareleri (Şekil 3 ve 4)

Not: Bulduğumuz algoritma ile yazılmış karenin sihirli

karşılaştırdığımızda aşağıdaki sonuçlar ortaya çıkmak

olduğu kolaylıkla ispatlanabilir.

tadır;

Şimdi ise doğal sihirli karenin önemli özelliklerini göstermek için bir kaç tanım sunalım. Herhangi bir kareyi şekil 2'de gösterilen bölümlere iki

ayıralım. Şekildeki "+" işareti merkeze en yakın

satır

ve sütunlardan oluşmaktadır. Bu satır ve sütünlann kesişınesi karenin merkezi 2x2 karesini oluşturur. Tekli karede "artı" işareti bir sütun ve bir satınn kesişmesinden oluştuğuna göre merkezi kare bir haneli olur. •

•

106 107 108 109 110 11 1

ı ı2

100 101 102 1 0 3 104 105

135 136 13 7 138 139 140 141

142 143 144

•

145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160

•

161 1 62 163 164 165

•

166 16 7

168

169

170 171 172 173 174 175 176

177 178 179 180 181 182 1 8 3 184 185 186 187 188

•

129 130 131 132 133 134

•

�

113 ı ı 4 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128

•

193

6 e

190

19 1

192

�

194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 08

209 210 211 212 213 214

215

216 217 218 219 220 221 222 223 224

225 226 227 228 229 230

231

232

233

234 235 236 237 238 239 240

241 242 243 244 245 246 247 248

249

250 251 252 253 254 255 256

Şekil 3. 16. dereceden doğal kare

.... 1 1

189

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Doğal Sihirli Karelerio Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

c- Artı-içi sütun veya satır sayıları sırasıyla, tekli a- Köşegen üzerindeki sayılardan sadece merkezi sayılar kendi köşegenleri üzerinde yerlerini değişirler,

"+"

b- Artı-içi sayılar

işareti içinden dışarı çıkmayarak

çift çerçeveler için doğrusal, çiftli-çift çerçeveler için ise noktasal simetri olarak n2+ı

(162 + 1=257)

4):

aşağıdaki örneklerde sayılar matris

Örnekler (Şekil

değişirler,

elemanları olarak belirlenmişler;

1. 61 + 196 = 257 1 242 14 240

244 12 246 29

�2 9

35 212

2 14

18 227

33 223

ı 97

208 50 206

249

2 31 232 42

25 2 34

174

59 199 200

159

84 1 72 86 157 101

251 22

2 17 216 39 219

57 202 54

65 ı 91 67 189 6 9 182 74 185 184

1 76

1 67 16 8

253

2 3 6 20

238

22 1

61 51

204

103+154=257

34 224 207

100

158

145

162

177

79 179

164 9 2

18 ı

194 62 196 21 ı

209 47

15 243 1 3

245

230 ı

183 72

1 98 5 8

213 43

32 226 30 22 8 2 8 241

166

105 104 154 150 1 08

247

ll o 146

186

201 55

3. 219+38=257

233 23 2 35

8 25 0

237

112

59+ ı98=257

16 1

16.

256

ve ıı4+ 143=257 (a 8,15+ a9,15;

ve 144+ı 13=257 (a9 1+a8 16; ı

232+25=257

ve 24+233=257

(a,,8+a2 ,9;

a15,8 +

aı5,9) (düşey eksene göre simetrik artı-içi sütun sayılar)

dereceden doğal sihirli kare

217+40=257

Tanım:

Ornek: 2 v e ıs sayıları düşey eksen etrafından 180°

Çerçevenin

tepesindeki

onunla

komşu

hanelerdeki sayılara "köşe-üçlüsü" denir.

döndürülerek yatay eksene göre simetrik hanelere, yani sayılarının hanelerine kayarlar; bu son

ve 216+41=257 (a3 8 + a149;

a3,9+a14,8) (merkeze göre simetrik artı-içi sütun sayılar)

••

255

ve �7'de

a8,I +a9, 16) (merkeze göre simetrik artı-içi satır sayılar)

uygun olarak transpozisyon ederler.

il2

(a4 6+a13 4) (Şekil2; �3 ve Ll6'da

128+129=257

c- Üçgen-içi sayılar ise dönme ve doğrusal simetrilere

242

a8,2+a9,2) (yatay eksene göre simetrik artı-içi satır sayılar)

5. Şekil4.

�8 '

a1 2,ı 3) (Şeki12; �5 ve

(a3,11+a14,13) (Şekil;

4 . 127+130=257

1 9 239 225 2

�ı'de

üçgen-içi sayılar)

222 210 48

4 254

252

üçgen-içi sayılar)

5 3 2 0 5 195 6 3 1 93

38 220 3 6

�4

üçgen-içi sayılar)

70 188 180 78 178 80 203

(a4,2 + a4,15) (Şekil2;

77+180=257(aı2,4 +

98 160

1 6 9 87 171 165 93 163 95

215 4 1 40 218 26 24

148

a13 4 ) (yan köşegen

üçgen-içi sayılar)

1 ı4

lll 1 47 109 1 4 9 1 07 15 1

(a7,7 + a10,1 0) (baş köşegen üzerin

2. 50+207=257

1 42 1 1 6 1 2 4 ı ı8 138 137 136 1 1 9 123 133 125 1 3 1 127 129 128 1 43 1 26 141 1 4 0 1 3 9 1 22 121 120 1 35 134 11 7 1 32 1 1 5 13 0 113

144

deki s ayılar)

173 83 175 81

155 1 03 1 5 2 153 106 10 2 156

( a 4 13

üzerinde sayılar)

255 16

6 8 1 90 66 192

187 76

170 91

invariantını

sağlamaktadırlar.

merkezi veya doğrusal simetriye uygun olarak yerlerini

24 8

•

sayı

Ozellik: ••

ise dönmeden boşaltılmış hanelere geçiyorlar.

Çiftli-çift ve tekli-çift doğal sihirli karelerde merkeze göre

Ayru bir simetrik transpozisyon yardımıyla doğal kareden

simetrik köşe-üçlüsü sayılarının toplamı kendi aralarında

oluşturulan kareye "doğal sihirli kare" denir.

eşittir ler. Baş köşegen üzerinde merkeze göre simetrik köşe-üçlüsü

III.

DOGAL SİHİRLİ KARENİN ÖZELLİKLERİ

sayılarının karelerinin toplamı kendi aralarında eşittirler.

Örnekler (Şekil 4):

Çift dereceden doğal sihirli karelerde;

.. 1. Ozellik:

16+255+ı7=241+32+15=288 1+242+240=256+225+2=483

a- Karenin geometrik merkezine göre simetrik

ı2 +2422+2402 =2562+225ı+z2 =Iı6ı65

köşegen sayılar;

Düşey

veya

yatay

eksenine

göre

simetrik

16.

üçgen-içi sayılar;

dereceden çerçevedeki sayılar.

31+238+34=226+47+30=303

Doğal Sihirli Karelerio Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

içi sayılar bu çift sayılara dahillerse, yatay simetri yerine

18+227+223=239+210+19=468

simetrisinden

merkez

182+2272+2232=2392+2102+192=101582

faydalanmak

gerekir;

çerçevelerin artı-içi sayıları hariç) Bu özellikler

14. dereceden çerçevedeki sayılar.

çift,

tekli-çift

4 çift, 6

8 çift, ... sayılar içinde geçerlidir. İstisna: istenilen doğal

çiftli-çift

karenin

sihirli

8. ve 4. dereceden

çerçevelerinde artı-içi sayılar n2+1 invariantını noktasal

3. Özellik: Tek dereceli doğal sihirli karelerd e sırasıyla, düşey ve yatay eksenlerine göre simetrik sütunlarda ve satırlardaki sayılar aşağıdaki sayılar sistemini oluştururlar. Örnekler

(Şekil 5):

değil,

olarak

simetri

doğrusal

simetri

olarak

s ağlamaktadırlar. istenilen tekli-çift doğal sihirli karelerde ise bu istisna sadece 4. dereceden çerçeve için geçerlidir.

1 . sütuncia 2 çift veya 4 çift sayı ve bunlara düşey eksenine göre simetrik

16. sütundaki sayılan ele alalım.

Birbirlerine göre simetrik hanelerde bulunan bu

çift

sayının

toplamı

karelerinin

2 çift ve toplaını

birbirlerine eşittir.

Örnekler (Şekil 4):

82+159+111+162=175+98+146+95=514 822 +1592+1112+1622=1 752 +98 2+1562+952=70570 2. sütun ve 15. sütun 1+240+97+144+128+145+32+241= ı

16+17+160+ 129+113+112 + 225+256=1028 ı2 +2402+972+ 1442+128 2+1452 +3 22+2412= 162 +172+1602+1292 +1132 +1122+2252+2562=184260 1. sütun ve 16. sütun 69+182+74+185+184+71+187+ 76=181+75+183+72+73 +186+70+188=1028 692 +1822+ 742+1852 + 184 2+712+1872+762=1812+752+ı 832 +722+732 +1862 +702 1882 = 157228

Şeki l 5 : 15. dereceden doğal sihirli kare

114+130+ ...+210+211+2+ ...+82+98=128+144+...+224+ ı 5+16+...+96+112=1695

5. satır ve 12. satır

114 2+ 1302 + ... +2 ı 02+2112+22+ ...+8 22 +98 2=

Tekli-çift çerçevelerde artı-içi doğrusal simetriye sahip

1282+1442 + . ..+2242+152+162+...+962 +1122=260065 (Bu sayılar

çift sayı n 2+1 invar iantını sağlar.

16. dereceden doğal

sihirli karesini ele alalım (Şekil 4). Artı-içi

1. ve 15. sütunlardadırlar).

sütun] ve

[2. satır ve 2.

[15. sütun ve 15 satır]'daki 4 çift sayıyı göz

önüne alahm. Yukarıda yazdığırnız eşitlik sistemi bu çift Çift dereceli sihirli karelerde bu özellik biraz karmaşıktır.

sayılar için de sağlanır.

16. dereceden çerçeveyi göz önüne alalalım (Şekil 4).

232+25+ı14+143=12 7+130+24+233=514=2(162+1)

1. satırda tek v e çift veya çift ve t e k numaralı hanelerde (genel gösterim: ai k ve ai k+ 1 ) bulunan,

Örnek olarak;

2322 +252+1142+1432 =1272 +1302+242+2332=87894

1 çift sayı ve bu sayıların düşey eksene göre simetrik hanelerde (ai, n-k+ 1 ve ai,n-0 1 çiftini ele alalım.

Not: bu son eşitlik sisteminde kareler için sağlanılan

Böylelikle elimizde 2 çift sayı olacakhr. Bu 2 çift sayının

sayıar için sağlanamaz. Yani, tekli-çift çerçevelerdeki bu

16. satırdaki 2 çift

4 çift sayılar 2'şer çift olarak yan köşegene göre simetrik

istenilen

toplarru yatay eksene göre simetrik

eşitlik

sayının toplamına eşit olur (eğer köşegen sayılan ve artı-

[2.

satır ve 15. sütun] ve

hanelerde bulunmalıdırlar.

[2.

sütun ve

15. satır] daki

Doğal Sihirli Karelerio Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt\ I .Sayı (Mart 2002)

aynı simtriye sahip ı çift sayının hepsini toplarsak bu toplanun 2(n2+1)'e eşit olduğunu görüıüz. Örnekler (Şekil 5):

4. Özellik:

1) 188+23+203+38=452=2(152+1)

Doğal sihirli karelerde önemli invariantlardan birisi de üçgen-içi sayılara bağlıdır. Burada her hangi sayının yatay ve köşegen

7+204+22+219=452

(veya düşey ve köşegen) komşu 4 sayının

216+220+6+10-452

toplamı 2(n2+ ı) invariantını sağlar. Bu sayılar artı-içi ve köşegen üzerindeki sayıları kapsamamalıdırlar.

Bu sayılar 1. ve 3. (Şekil 6) karelerden alınmıştır.

Örnekler (Şekil 4):

2) 114+111+115+112=452

ı.

66+98+190+ ı 60=8l +83+192+158=514=2(162+ ı)

60+180+46+166=452

Bu sa)'llar L\ı 'den alınmıştır (Şekil 2)

72+153+73+154=452 Bu sayılar 2. ve 4. (Şekil 6) karelerden alınmıştu.

2. 198+230+58+28= 2ı3+215+60+26=514

Bu sayılar �6'den alınmıştır (Şekil 2)

••

Ozellik:

Doğal

mevcuttur.

Tek dereceli doğal sihirli karelerde bu özellik aşağıdaki nxn

Köşegen sayılar

aritmetik

diziler

köşegenlere paralel

doğrular üzerinde bulunan sayılar, (merkezi sayılar da

gibi gösterilebilir. Artı işareti, kareyi derecesi (n-1 )/2 'ye eşit 4 küçük kareye ayınr.

sihirli karelerde belirli

dahil) belirli bir takım diziler oluştururlar (Şekil 4).

tek dereceli sihirli kare için

n sayısına 1 eklendiği zaman çiftli-çift veya tekli-çift sayı

a) 17,34, ...,119,136,153, 170,...,255.

elde edilebilir. Bu halde çiftli-çift sayı için her küçük

b) 32,47,...,122,137,152,167,...,242.

karenin merkezinde bir hane, tekli-çift sayı için ise her

c) 15,30,...,105,120,135,...,225.

küçük karenin merkezinde ise nokta bulanacaktır (Şekil

d) ı '18,... , ı 03,137,120,154, ...,256.

6).

e) 2,19,... ,104,121,138, ...,240.

f) 16,31

... , ı06,136,121' ı51,...,241.

(120 ve 137);(121 ve 136) merkez sayıları kendi köşegenleri üzerinde yerlerini değiştirirler. a) dizisinin yarım grafları ve b) ve c) dizilerinin grafları yan köşegene göre simetriktirler. ••

6. Ozellik: Doğal sihirli karenin önemli bir özelliği de aşağıda verilmiştir. Çift dereceden bu karelerin, dışardan içeriye

ii)

doğru çerçeveleri tek-tek çıkarıldığında geri kalan ka

Şekil 6: Tek dereceden karenin özel bölgeleri

relerin sihirliliğini sağlamak için bu karelerin içerdiği 4.

İ) Eğer n+ 1 çiftli- çift sayıya eşit ise.

dereceden

İİ) Eğer n+ 1 tekli-çift sayıya eşit ise. x

sayılar büyük karenin geometrik merkezine göre n2 +

15 karesinde merkezi sayılar 218, 120, 8 ve 106'dır.

kareyi 3. kare ile ve 2. kareyi 4. kare ile merkeze göre ederiz

(Şekil 6).

Küçük

sadece

belirli

basit

4. dereceden 3 matrisi göz önüne alalım (tablolar 1, 2, 3).

1 invariantını sağlayan simetrik sayılardır. Örnek olarak simetrik kabul

yazılışında

değişiklikler yapmak gerekir. Bu özelliği açıklamak için

karenin

karelerin

merkezlerini noktasal simetri merkezi kabul edelim. Örnek o larak ı. ve 3. karelerini ele alalım. 1. karenin merkezine göre ı çift sayı ve 3. karenin merkezine göre

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Doğal Sihirli Karelerin Özelliideri A.A.Abiyev, A.Abiyev

b) Geri kalan çiftli-çift karelerin hepsi, 4. dereceden kare istisna olmakla, sihirli varolmaktadırlar.( a) daki k arenin

Tablo l. n. dereceden doğal karenin kapsadığı 4. dereceden matrisi.

an n

--1--1 ı 'ı

an n -

--1 2'2

-+1-- 1 ı 'ı

-+2--1 ı 'ı

an n --

an n -2 'ı

2'ı

-+ıı 'ı

Tekli-çift doğal sihirli k arelerde

--+ı ı' ı

d) 1. çerçeve çıkarıldğmda geri kalan istenilen çiftli-çift

karelerin sihirli olması için bu karenin kapsadığı 4.

n an -+1-

dereceden kare tablo 2'deki gibi yazılmalıdır.

an n

- +1, ı 1 ı 2

- +1ı 'ı

c) Sadece 6. dereceden karenin çerçevesi çıkarıldğında 4.

-1- ı ı 'ı

- -1-+1 ı 'ı

--1ı 'ı

an -

'ı

+ı

dereceden kare tablo 2 'deki gibi yazılrnalıdır. 200 217 232 249

-+ı-+2 ı 'ı

-+2 -+1 ı 'ı

sayılardaki değişiklikleri yapmak gerekmez.)

198 219 230 251

Tablo 2. n. dereceden doğal karen in içerd iği 4. dereceden (Tablo 1) oluşturulmuş doğal sihirli karenin mat r isi. .

an n

--1--1 ı 'ı

-+1-+ 2 2 '2

an n -

-+ı ı'ı

- +2-+1 ı 'ı

-+12 'ı

---1 ı'2

-+2--1 2 'ı

--1-+1 2 'ı

Tablo 3. n. d ereceden doğal karesi ninmatrisi (sihirli değil).

an n

- -1--1 ı 'ı

n an -+1 2

-+ ı rı

an n

--+2 ı'ı

-+ı--ı 2 'ı

an n --1-

an -

an n -

+ ı -+1 2 '2

-+1-+1 2 '2

-1-+ı ı 'ı

252 229 2 2 0 197 1 8 8 165 156 133 124 9

101

256 225 2 2 4 193 192

88 105 120 137 152 169 184 74

86 107 118 139 150 171 182

84 109 116 141 148 173

1 80 78

82 1 1 1 114 143 146 175 178

1 00

125 132

ıı2

1 57 1 64 1 89

254 227 2 2 2 195 190 163 158 ı 31 126 99 2

91 102 123 134 155 166 187

17 16 241 240 209 208 177 176 145 144 113

98 127 130 159 162

1 91

1 61

160 129 128 97

Fr an kl in ).

242

244

24 6

248 249

lO 251 12 253 14 255 16

3 2 239 30 237 28 235 2 6 233 232 23 230 21 228 19 226 17 33 210 35

an n -+

ı-+ ı ı '2

--1'ı 2

--1 +1 ı 'ı

Şekil 7: 16. de re ce de n sihirli kare (B.

-+1--1 2 'ı

ı ı

an n

1 85

---1 2'2

an n - '-

- -+1 2'2

89 104 121 136 153 168

ann

- +1'ı 2

ann

1 4 243 238 211 206 179 174 147 142 ı ı 5 110 83

196 2 2 1 228 253

karenin kapsadığı 4. dereceden

21 12 245 236 2 1 3 204 181 172 149 140 117 108 8 5

194 223 226 255

-+ıı 'ı

-+2-+ 2 2 'ı

'ı

sihirli

10 247 234 215 202 183 170 151 138 119 106 87

207 210 239 242

205 212 237 244 13

an n

- +1,-+1 2 2

250 231 218 199 186 167 154 135 122 103 90

203 214 235 246 11

-+1--1 ı 'ı

- -+1 ı'ı

201 216 233 248

--1-+ 2 ı '2

an n

-ı'ı

an n

-+22 1 ı

ann

k ar esind en

212

37 214 3 9 216 217 42 219 44 221 46 223 48

64 207 62 205 60 203 5 8 201 200 65 198 53 196 51 194 49 6 5 178 67 180 69 182 71 184 185 74 187 76 189 78 191 80 96 175 94 173 92 1 7 1 9 0 169 168 87 166 85 164 83 162 81

Çiftli-çift doğal sihirli karelerde:

9 7 146 99 148 101

a) 1. çerçeveyi çakırdığımızda geri kalan (n-2) dereceden

128 143

(öylece de tekli-çift karelerin) karenin sihirli olması için

satırdaki

-+ıı 'ı

n ve an n an --+ -+1-+ ı

'ı

n ve an

2' ı

-+ı - +1 ı 1 2

145 98

103

152 153

106 155 108

157 11o

159 112

141 124 139 122 137 136 1 19 134 117 132 115 130 113

144 127 142 125 140 1 2 3 1 3 8 121 120 135 118 133 116 131 114 129

4. dereceden karede (tablo 3) sadece, 1.

1 26

ıso

sütundaki

sayıların yerlerini değiştirmek ge-

147

100 149 102 151 104 105 154 107 156 109 158 ı ı 1

176 95 174 93 172 9 1 170 89

88 167 86 165 84 163 82 161

177 66 179 68 181 7 0 183 7 2

73 186 75 188 77 190 79

208 63 206 6 1 204 5 9 202 5 7

56 199 54 197 52

209 34 211 36 213 3 8 240 31 238 29 236

rekir.

241

1 60

243

245

27 6

215

195

1 92 193

41 218 43 220 45 222 47 224

234 2 5

24 231 22 229 20 227 18 225

247

250

252 13 254

256

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Doğal Sihirli Karelcrin Özellikleri A.A.Abiyev, A.Abiyev

Şekil 8: 16. dereceden sihirli kare (Tamori).

Geri kalan tüm tekli-çift kareterin sihirli olması için

önce

ele

aldığımız

karenin

merkezindeki

sadece

sayılarının yerlerini k öşegen üzerinde değişrnek gerekir. Ortaya çıkardığımız

bu özellikler istenilen

sayılardan

yazılmış kareler için de geçerlidirler. Doğal sihirli k arelerde aşikar ettiğimiz bu özelliklerin başka müelliflerin yazdıkları o lup-ol madı ğını

sihirli karelerde

mevcut

kontrol edebilmek için şekil 7 ve 8'de 16.

dereceden sihirli karelerin örnekleri gösterilmiştir [2-3]. Doğal

sihirli

kareterin

özellikleri,

tarafımızdan

keşfedilmiş, algoritmanın doğal sihirli kareler oluştumak için mükemmel bir kural olduğunu ispat etmektedir.

IV. SONUÇ Sihirli

kareler in

özellik!erinin

uygulanabilmesi ortaya

balamından

çıkarılması

büyük

onların onem ••

taşımaktadır. Doğal sihirli küplerin de şifresini çözdüğümüzü başka bir

·.

makele ile beyan edeceğiz.

KAYNAKLAR

A.K. Abiyev, The Natural Code of Numbered Magic

Squares,

Enderun

Publications, Ankara,

(ISBN975-

95318-3-6), p 77., 1996. 2. W.S. Andrews, Magic Squares and Cubes, Dover Publications, In e .

New York, Chapter

pp.89-112.,

1960.

3. Tamori s Algorithm. '

http://www. pse. che. tobloku. ac.jp/�msuzuki/Magic s q u a re.alg. Tamori.

PID Kontrolörü İçin Arabirim Tasarımi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

A.Ural, A.F.Boz

PID KONTROLÖRÜ İÇİN

ARABİRİM

TASARIMI

Ali URAL, Ali Fuat BOZ

••

Ozet-Bu

kontrol

çalışmada

kullanılan

PID

sistemlerinde

kontrolörleri

için

sık

MATLAB

programında hazırlanan kullanıcı arabirim tasarımı anlatılmıştır. kontrolörler

Bilindiği önenıli

sistem

gibi

bir

yer

tasarımınd a

tutmaktadır.

PID

kontrolörleri kullanılan sistemler içerisinde en çok tercih

edilen

kontrol ör çeşididir.

Pratikte

karşılaşılan problemlerden birisi, sistem yapılması

edilmesidir. duymayan önem

sistemin Bu

amaçla

k ontrolör

sistem

dizayn

kazanmıştır.

kontrolörlerin

matematik

sık

analizinin

m odelinin modeline

elde gerek

metotları günümüzde

metotlardan

otomatik ayar

biriside

işlemlerinin yapıldığı

Otomatik ayar (Autotuning) metodudur. Bu çalışma sonucu elde edilen arabirim sayesinde, kullanıcının çok derin kontrol ve programlama bilgisine sahip

54040- Esentepe Kampüsü- ADAPAZARl

m erdiven

yakıldıktan

belli

bir

süre

soma

otomatiği, kazan suyu sıcaklığı düştüğünde, brülörlerin yanmasını, belirlenen sıcaklığı aşması durumunda ise, brülörlerin sönmesini sağlamaktadır. Bunlann yanında, depoların

sıvı

seviyesinin

şamandıralı

açma-kapama

vanalan ile kontrolü, su basıncırun hidrofor sistemleri ile ayarlanması benzer uygulamalar olarak sıralanabilir. •

Insan vücudunda da karınaşık ve hassas kontrol işlemleri gerçekleşmektedir. Göze yansıyan ışığın şiddetine göre, göz bebeğinin açılıp kapanması, çevre sıcaklığı arttığında vücudun

terlemesi,

acı

duyulduğunda

geri

çekilme

refleksi, insan vücudundaki fizyolojik kontrol işlemlerine örnek olarak gösterilebilmektedir. Yukarıda

Anahtar Kelimeler-Otomatik ayar, PID kontrolörler,

istenen

örnekleri

alındığında

verilen

Kontrol;

değerler

değişimleri

MATLAB

ışıkları

otomatiği;

merdiven

kendiliğinden sönrnesini sağlamaktadır. Kalorifer brülör

olmadan bu yöntemi uygulaması mümkün kılınmıştır.

Abstract

bulunan

Örneğin apartınanlarda

kontrol işlemleri

incelenen

etrafında

gösteııııesi

davranışların

tutulması

için

dikkate

yapılan

belirli

veya

istenen

işlemler

olarak

tanımlanabilir. Bu durumda Otomatik Kontrol; kontrol In this study,

most

işlemlerini,

widely used PID

edilmek

istenen

olay

etrafında

kurulmuş bir karar mekanizması ile, doğrudan ve insan

controllers have been examined. As commonly known

girişimi olmadan gerçekleştirebilir [1].

that PID controllers have many advantages over other

Otomatik

controllers. Thus in practice, they are \Veli known and

kontrol

insanları

tek düze

tekrar

işlerden

kurtararak zeka v e düşünebilme yeteneklerini daha iyi

commonly used controllers. In practice, one of the

kullanabilecekleri işlere yöneltmektedir. Ayrıca insanın

main problems on the design of controllers is to have a nıathematical model of

kontrol

fizyolojik yeteneklerini aşan, çok hızlı, çok hassas, büyük

the system. Obtaininig the

kuvvetler

mathematical model of a system usually takes long

gerektiren

kolaylaştırır.

times and also needs a good understanding of control

Otomatik

uygulamalarda

hakimiyeti

kontrol gerek teorik

tasarım

gerekse gerçekleştirme ve uygulama bakımından daha

theory. This can not be possible everytime. Therefore

sade, daha esnek, kolayca ayarlanabilen ve verimi yüksek

Antotuning of controllers have been proposed. In this

çözümler sağlamaktadır

paper, one of the main aim was t o prepare a user

[ 1 , 2,3,7].

interface to the autotuning of PID controllers. This has been done by using Matlab.

II. ARABİRİM YÜZÜNÜN TANITIMI

Key Words- Autotuning, PID c ontrollers, MATLAB

Program Matlah komut satınnda pidkit yazılması ile aktif

I. GİRİŞ Kontrol

işlemlerine

günlük

yaşantırun

hale � el erek, Şekil-I' de görülen yüzü ile görülmektedir [ 13]. Incelenmek istenen sistem fonksiyonunu arabirime her

girınek için "Sistem" butonuna basılır ve Şekil-2' deki

alanında

çerçeve

rastlanmaktadır. Kontrol işlemlerinin bir çoğu "otomatik"

görülür.

Sistem

fonksiyonunu,

transfer

fonksiyonu, matiab fornıu ve durum uzayı biçiminde

olarak yani, insan girişimi olmadan gerçekleşmektedir.

giıınek mümkündür. Aynca sürekli zamanda olduğu gibi ayrık zamanda da aynı biçimlerde giriş yapılabilir.

A.Ural, A.F.Boz; Sakarya Üniversitesi, TEF, Elektronik-Bilgisayar Eğitimi Bölümü

•

PID Kontrolörü Için Arabirim Tasarımı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

A.Ural, A.F.Boz

Şekil

:Arabirim Yüzeyi

...) .PID Dizayn Kiti

.....

.. _

.,... .. . . .....

· ·

· .

Şekil 4 :Arabirim Menüsü

..,._,,.

�

150

Şekil 2 :Sistem Fonksiyonu Girişi

Kontrolörün

çeşidini

parametrelerini

.,-,,

"Kontrolör"

butonuna basarak aşağıdaki Şekil-3' den girebiliriz. Eğer kontrolör parametreleri bilinmiyorsa, program tarafından otomatik olarak hesaplanabilir. Bunu işlem için öncelikle arabirim yüzeyindeki "Osilasyonun Bulunması" menüsü

aktif hale getirilir

Şekil 5 :Arabirim Menüsü Çerçevesi Bu menü kullanılarak, osilasyonun belirlenmesi, otomatik . r�PJ

olarak

yapılabileceği

gibi

manuel

(elle)

olarak

yapılabilir . Şekil 5' de" Bul" butonuna basıldığında Şekil-6' d a Nyquist Eğrisi ve -1/N(a) eğrisi g örülür. Üzerinde kritik kazanç, kritik frekans değerleri fare yardımıyla tespit edilebilir. Sonuç olarak Şekil 7' d e görülen limit saykıl çözümü elde edilir.

Şekil 3 :Kontrolör Girişi 27

PID Kontrolörü İçin Arabirim Tasarımı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayt (Mart 2002)

A.Ural, A.F.Boz

(deseribmg function) metodu kullanarak yaklaşık olarak osilasyonun birinci haınıonik bileşeninden belirlenir. •

Nyquist eArisi & ·1/N(a)

Osilasyonun genliği,

--�-��--�---�--�--��

' 1 - - - - -r -

...().

�

- -

' •

-ı-

-0.3 - ----... - •

- -

• 1

'":.� �5 -

�---- - : •

• 1

•

.... -

•

----

t 1

1 -,

• - - - - -ı- - - -

• 1 t

1 1 1

•

ı ı • 1

- - - - -j -

---

1 - .- - - -

1 t

- .' -

- ...

- -

-.-

....

...

•

• 1 •

, -

----

-----

�- -

' • • • '

-----

,- -

• t ' •

- .. ' ı

t 1 1

- - -

.... - 1 1

- -

zamarn ölçerek kolaylıkla

- -

- - .... - - - - - ı - -- - 1

analizi osilasyonun ana haıınoniğine dayandığı için bu

• •

metot

ı •

• ;. ·

·2 . ·3 F�reyf\-e-ya ok tuşlarını kulumarak bit" nokta seçiniz :s-

·-

-5

Şekil 6:

�

tahminidir.

Eğer

ilk

sistemde

barınonilc

baskındeğilse ölçme sırasında bir fıltreye ihtiyaç vardır.

Sistem ayar

için yerine getirilmesi kolaydır. Fonksiyon tanımlama

tespit edilir.

metotlan sayma ve karşılaştuına işlemlerine dayandığı

- - --�

•

ayan,

tepeye değerleri ölçülerek tabmin edilebilir. Bu tahmin

•

kontrolör

modundayken osilasyonun genliği, osilasyonun tepeden

t 1 1 •

PID

Pratikte osilasyonun periyodu, sıfır geçişler arasındaki

- -- '{---- i---• 1 .. --- -

yüzden

yürütillebilir.

• 1

1 1

- -

·�-----��-1 -

edilebilir.Bu

mikrobilgisayar kontrolörleri kullanarak otomatik olarak

1 - - -1 1

1 ... •

kontrol

1 1

- -�----- : ' 1 • •

1 , - - - 1

•

- -

• "' -

' •

•

--:- -

• •

- -

' • • • • 1 1 ' 1 1 - - -- ... - - - - -·---- ... _.._ - -- - _,_---1

-- -- -

•

- - -

, ' "' • ' '

1 ' 1 - ..... ---- -t• ---

--:-

• •

• t t

t t t

- -

• • 1

-0..4

1 1 1

röle çıkış seviyesi değiştiriterek

Histerisizli bir röleyle ölçme gürültüleri azaltılabilir.

-1/N(a) Eğrisi

Sürecin(işlemin) transfer fonksiyonu bilindiğinde röle kontrolündeki limit saykıl çözümü, analitik, nümerik

11.1 Pıd Kontrolörterin Otomatik Ayarı Açık döngü sisternin Nyquist eğrisinde olan, negatif reel ekseni

kesen

kontrolör

kritik

nokta

parametrelerinin

bilgisi

PID

çoğunlukla

belirlenmesinde

kullamlır.

Orijinal Ziegler-Nichols tasarımında kritik kazanç ve kritik frekans manuel olarak şu şekilde belirlenir. Oransal bir regülatör bağlanarak güçlendirilmiş b i r asilasyon elde edilineeye kadar kazanç yavaş y a vaş yükseltilir. Bu bir dezavantajdır. Gürültü ve diğer faktörlerin karıştığı uzun zaman sabiteleri yerine sistemin asilasyon genliğinin

150

kontrolü daha zor olabilir. Eğer sistem yaklaşık olarak lineerse, frekansta sadece kritik frekansa eşittir. Yukarıda sayılan dezavantajlann yaşanmadığı ve röle yöntemi diye adlandırılan yeni bir dizayn metodu ı984 yıhnda Astrom tarafından uygulanmıştır[4,8,9, 1 O].

.. ...

r(t) t. ..

•ro

Şekil

PID c

e(t) ... ..

y(t) .... ....

G(s)

c(t,l

hesaplama ve bilgisayar simülasyonu olarak çıkarılabilir

[ı,2,4,8,9, ıO, 12] .

.. �

7 :Limit Saykıl Çözümü

Röle

11.2 Tanımlama Fonksiyonu (Descrıbıng

Functıon) Metodu

Şekil 8:0tomatik ayar sisteminin blok diagramı

Eşdeğer bir kazancı belirlemek için lineer olmayan bir elemanın temel çıkışı v e sinüsoydal bir giriş arasındaki

Şekil-8' d e görüldüğü gibi kritik kazanç ve kritik frekansı

ilişkiyi kullanan fonksiyon tanımlama metodu, lineer

belirlemek için bir röle kontrolöıü, sistemle birlikte geri

olmayan

besleme döngüsüne bağlanır. _Kontrolör ayar modunda

analizinde kullamlır. Histerisizli bir rölenin tarnınlama

(T)

bir röle kontrolötü gibi kontrol modunda

herhangi bir PID regülatör gibi davranmaktadır. Ayar

n1odundayken

sinyaldir. Parametre

hata

:K:

sinyali

(e)

(C)

periyodik

ise

elemanlarla

birlikte

kontrol

fonksiyonu aşağıdaki gibidir [4,5,6,11].

bir

AT/ar ıv\ 1 /)=

ve ille, tanımlama fonksiyonu

4h 2

1rXl

-tl

}11

sistemlerinin

PID Kontrolörü İçin Arabirim Tasarımı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

A.Ural, A.F.Boz

Delta(�) röle histerisizinin yan genişliğidir. Histerisi olmayan bir rölenin �' sı sıfırdır. Röle kontrolü altında olan kapalı döngü sistemin yaklaşık transfer fonksiyonu;

Gc(s)

G s)N a) ( ( 1+ G(s)N(a)

dır.

Şekil 10 :Arabirim PID Ayar Menüsü

Sistemin karakteristik eşitliği

l+N(a)G(s)ls=Jw =O

Kritik kazanç ve kritik frekans değerleri bulunduktan sonra Şekil-I O yardımıyla PID ayar menüsünden Şekil-l l deki ayar metotlarından birisi seçilerek "Güncelleştir" butonunua basılır. Böylece KP, Tb Tct değerleri hesaplanmış olur.

ve asilasyon durumunu

GOwJ

ı_

N(a)

denklemleri verir. Böylece osilasyonun frekansı ve genliği, limit saykıl denklemlerin çözümü ile elde edilebilir.

Re{l+N(a)G(jw)} =O Im {N(a)G(jw)} O =

lm -1/N(a) -1

G(jw)

Şekil

Şekil ll :Kontrolör Dizaynı

:Röleyle Kritik Nokta Belirleme

Denklemlerin çözüınü,lineersizlik Şekil-9 da görüldüğü gibi ideal bir röle olduğu zaman kritik frekans değerini ve kritik noktadaki sinüsoydal osilasyonun genliğini verir. Kritik kazanç yaklaşık olarak Kc Osilasyon periyodu Tc=

27r

4h ile belirtilir. rca

ile verilir. Diğer yandan

histerisizli röle kullanarak Nyquist eğrisinde frekans ve genlik belirlenebilir. [3,4 ]

PID Kontrolörü İçin Arabirim Tasanmr

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1 .Sa)'1 (Mart 2002)

A.Ural, A.F.Boz

Z.:ırıı.::ın .6.l.:ınt Ce··1.:ıbı

��;��t!(�

•·

;{.�i.

Şekil 1 2 :Arabirim Analiz Menüsü Daha sonra Analiz menüsünden cevabı istenen fonksiyon seçilerek fonksiyonun grafiği çizdirilir [ 13].

- - - - 1'

- - - -·-

1 1

- - - t-

ı 1

- - - - t- - -- - .. - - - - -1 -- - .. - - -- -·

- - - - t- -

..J

___

ıı -

ı - - - - - - -ı

- ..

- � -

-- -

l ı

----

�=- :--ı •

ı 1

------------ -

(

- - -1',.

- • -

1 1 - -, - --- - r --

�

ıf

.ıı

- - - - .... - - - - .& - - - - -·-

.....-. -... __ .

·· .. : -·-· ---·..�····· "-"""'"'"' : .... ... ·

ı - - - - - - - - - -r

- - - ı- - - - - r - - -

- - - 4

- - - ..ı- -

.....:"·""'"

' ı ı

------

- - - ı

, ·-·�·-···..-·-·"

.. .

, -� """ .

......._

ı -

. .

....... ..

_jf,�J:!i:.ı·:;=;:;:>

, -�

,.-A ...

...

-- - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - -

ı ı

-- - .... �

ı , -

- '-

-,-

-- - r --

1 ı

ıı

...

' - - - r-- -

ı ı

Şekil13

6/((s+ l)(s+2)(s+3)) transfer fonksiyonlu k apalı döngü

sistem ve kontrolör+sistemin step fonksiyonu

- --�-=====��-�--- _ -

-�-:

-_- -_-_- - :-4 _-_-_- - -_- �- -� --_ _

__ __ ____ _

- - - ... -·ı

- - - .. - !. - - - - - - - ,_ - - - - - - J

- - - --• ... •

--- -- .. L -1

- -__ _ _ 1

•

J 1

.. - .. -

--i '

...

_ _

•

_ _ _

- - - .. J-

ı1

- - - -- 1 ı

ı 1

ı ı

- • •

• - -

•

__ -

• --- - .

-- -

-'-

- --

- -

•

- - ..J c

�f�.· -':

ı ı 1ı

- -

- --

- -

- tı

- -

- --.t·:ı;�f{..:.,<.1��{:]�"��b� �

: - - - - - j- - ---- -� -

_ _

'.\

- - - - - .J - .... - - - - L ..

ı - - - - ..J- -

1 ı

- - - - - - '- - - - - - _ J .. 1

-j-- - - ---i 1

- - - .. .J- - - - - - - L

___ - -_ _

--- - - - 1.- - -- - -- · - - - - - - - J- - - - --- L.---- - - -1 ı

_ - -�:- __

__ _ -_ __ -

---- J

- 1- -

• .. - • •

- - L .. !

•

- _c-

- -

Şekil 1 4 : 6/((s+l)(s+2)(s+3)) transfer fonksiyonlu açık döngü sistem ve kontrolör+sistemin nyquist eğrisi 30

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 C il t l.SaYl (Mart 2002) .

PID Kontrolörü İçin Arabirim Tasaraını A.Ural, A.F.Boz

III. SONUÇ Bu çalışmada PID kontrolörlerinin özel bir uygulama alanı olan Antotuning için gerekli olan bir kullarncı arabirim yüzeyi tasarlanmış ve kullanıma sunulmuştur. Elde edilen program sayesinde kullanıcının derin kontrol bilgisine ihtiyaç gerekli

olan

kılınmıştır.

duymadan herhangi bir

PID

Ayrıca

kontrolötü elde

sistem için

tasartaması

mümkün

program

sayesinde

edilen

öğrencilerin PID kontrolörlerini daha iyi tanıması ve karşıtaşacakları

uygulamada

problemierin

çözüm

yöntemlerini anlamaları sağlanmıştır.

KAYNAKLAR [1] ÖZDAŞ, Nimet, A . Talha DİNİBÜTÜN ve Ahmet KUZUCU, Otomatik Kontrol Temelleri, Birsen Yayınevi, İkinci Baskı, İstanbul, Mart 1995. [2] YÜKSEL, İbrahim, Otomatik Kontrol, Sistem Dinamiği ve Denetim Sistemleri, Uludağ Üniversitesi Güçlendiın1e Vakfı Yayın No:21, Bursa, 1997. [3] KUO, Benjaınin C., Otomatik Kontrol Sistemleri, (Çev: Atilla Bir), Literatür Yayınlan:35, Yedinci Baskı, İstanbul, 1999.

[4]

ZHUANG, Minxia, Computer Aided PID Controller

Design, Doktara Tezi, Brighton, 1992. [5] CHARLES , L.Phillips, D. Harbor ROYCE, Feedback Control Systems, Prentice Hall Ine., Third Edition, New Jersey, 1996.

[6]

ELGERD, Olle I., Control System Theory,

McGrawHill Ine., 1967. [7] OGATA, Katsuhiko, Modem Control Engineering, Prentice Hall Ine., 1970.

[8]

ASTROM, K.J. ve HAGLUND T., Automatic

Tuning of Simple Regulators with Spesifieation on Face and Amplitude Margins, Automatica, Vol:20, No:5, 1984. [9] .ASTROM, K.J., Automatic Tuning ofPID Regulators, Research Triangle Park, N.C., Instrument Society of i\merica, 1988. [lO] ASTROM, K.J. ve HAGLUND T., Automatic t Tuning of Simple Regulators, Proc, IF AC, 9 h World Congress, Budapest, 1984. [ll] ATHERTON, D.P., Nonlinear Control Engineering Describing

Function

Analaysis

and

Design,

Van

Nostrand Reinhold, London, 197 5. [12] DUMOND, E.A. ve et al, Automatic Tuning of Industrial PID Controller, American Control Conference,

B oston, USA, 198 5. [13] LAUB, A.J. ve LITTLE, J.N., Control System Toolbox User's Guide, The MathWorks Ine., 1986.

--- -- ---

Eğrisel Kirişlerde Gerilme Analizi F.Aslao, İ.Özsert

SAU Fen Bilimleri E nstitüsü Dergisi 6.Cilt, !.Sayı (Mart 2002)

EGRİSEL KİRiŞLERDE GERİLME ANALİZİ Faruk Aslan, İbrahim Özsert

Özet- Bu çalışmada farklı profilde, aynı kesit alanına sahip, aynı yük ve sınır şartları içerisindeki eğrisel kirişlerde analitik ve bilgisayar destekli nümerik analiz yöntemiyle gerilme analizi yapılarak sonuçları değerlendirecektir. Yapılacak gerilme analizi için aynı malzeme özellikleri mühendislik sabitleri ve kullanılacaktır. Anahtar Kelimeler Nümerik çözüm

Eğrisel Kiriş, Analitik çözüm,

Abstract -In this study, stress analysis on curved . beams of identical seetion area, load and predefined conditions will be conducted and the results be evaluated by using analitic methods along with computer aided nurnerical techniques. For the analysis the same material properties and engineer constants will be used.

Key words- Curved beam, Analitic solution, Nurnerical

solution. Şekil 1. Düz Eksenli Bir Kirişteki Lineer Gerilme I.

D a ğılımını

GIRIŞ •

•

Eğrisel

Bir

Kirişteki

Hiperbalik

Gerilme Dağılımı.

ll.GERİLME ANALİZİ YAPILACAK EGRİSEL KİRİŞLERİN MALZEME ÖZELLİKLERİ Yay u z unluğu değiştiğinden , e ğrisel kirişlerde eğilme

Bir ürünün optimum değerlere sahip gerçekçi olarak

gerilmesi ,

değişme

üretilmesi gerekiyor ise tasarım için planlanan değerlerin

gösterm e z . Her iki tipte de aynı k a b u ller düşünülür.

en yakın değerlere sahip malzeme ve işçilik kullanılması

Mesela , eksene dik kesit düzl e m i e ğilmeden sonra

gerekir.

yine düzlem kalır ve gerilme l er k u vvetle orantılıdır.

malzeme olan Ck

Gerilme d a ğ ılımı gerçekten farklıdır. Şekil 1 düz

malzen1eleri, gerilme analizi yapılacak miller için gerekli

eksenli

düz

kirişlerdeki

bir kirişteki

gibi

lineer

lineer gerilm e dağılımını ve

o lan

Burada

t a sarım

şartıanna

15,

22,

malzeme

özelliklerini

uyan

uygun

20MnCr5, 25Mo Cr 4 taşımaktadır.

eğrisel bir kirişteki hiperbo lik gerilme dağılımını

malzemelerden piy a sada

göstermektedir.

tarafından orta yüklemeli kamyon, makine, motor ve p arçalarının

fırmalar

yaygın bulunan ve

imalatında

kullanılan

2 0MnCr5

malzemesinin mekanik ve fiziksel özellikleri

aşağıda

daha detaylı olarak gösterilmiştir. Tablo F.Aslan, İ. Özsert;SAÜ Teknik Eğit.Fak.Makine

.ı

Tasanında kullanılan malzemenin mühendislik sabitleri

Elastisite Modülü

21 1Gpa

Kayma Modülü

81Gpa

Poisson Oranı Sertlik

0. 3 150HB

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Eğrisel Kirişlerde Gerilme Analizi F.Aslan, l.Ozsert •

••

11.1 Dairesel Kesitteki Eğrisel Kirişte Analitik olarak

gerilme analizinin yapılması

ho= d/2+e

<=>ho

1 3 , 098 mm

Dairesel kesitte eğrisel kiriş şekil-2 'de görüldüğü gibi bir Her kesitteki eğilme m o menti

ucundan ankastre diğer ucundan 3 00 N 'luk bir kuvvet uygulanmaktadır. Uygulanan kuvvet neticesinde meydana

gelen gerilmeler aşağıda incelenmiştir.

3 00*250 = 75 000N. mm

ui=Mh/Aeri <=> ui= 5 0, 70MPa ao= Mho 1 Aer0 <=> 0'0= 40, 93 Mpa Kayma 'tk=

gerilmesi

50,70/2

2 5.3 5 Mpa

2 (�ro+�ri )2 14 =(.V 1 00+ ...J74 . 763 ) 14

= 86,89 mm

11.2 Dikdörtgen

Kesitteki Eğrisel Kirişte Analitik Yöntemle Gerilme Analizinin Yapılm ası Dikdörtgen kesitte eğrisel kirişe şekil-3 'de göıüldüğü

500

gibi b ir ucundan anicastre diğer ucundan 3 00 N 'luk bir

300N

kuvvet

uygulanmaktadır. Uygulanan kuvvet neticesinde

meydana gelen gerilmeler aşağıda incelenmiştir.

,../ ,..

....

_/(.,

/ r·ı

300 N

!e !

·---·-� ·

...

1 •

1 ı

Şekil 2. Dairesel kesitte eğrisel kiriş

r1mm)

h·ı

ho r·ı

mm ı

74,76

100

86,8

25,2

87,3

500

0,48

12, ı

13,09 1

87,381 mm

ı ıı ı

R=ri+ h/2

1 '

2 2 A= I1 d /2 = 5 00= 3 ,1 4d /2 <=> d= 25, 2 3 7 mm

� e· ı

e==

R-

87,3 81 - 86,89 <=>

e= 0,48 mm

1 ı

' '

•

ı ı

1 ı

Şekil

Dikdörtgen kesitte

eğrisel kiriş.

Eğrisel Ki rişlerde Gerilme Analizi F.Aslan, İ.Özsert

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

1\N ri(mm)

100

94,9

500

0,09

4,9

5,09

mmı

ro= 94,91 R=ri+ h/2

<=>

R= 95

e= R- rn

<=>

ıooı :22:39

0,09

Her kesitteki eğilme momenti M= 300

250

75000 N.mm ai= 90,92

�.= Mh·l 1 Aer·ı \.} ı

'tk= 45,46

ŞekU

Analizi yap1lacak eğrisel kirişin katı mode1i

MPa

Mpa kayma g erilmesi

III. EGRİSEL KİRiŞLERDE GERİLME

ANALİZİNİN BiLGİSAYAR DESTEKLİ NÜMERiK ANALİZ YÖNTEMİYLE INCELENMESI •

•

Bu bölümde problemin tanımı yapılarak, problem için gerekli olan tasarım koşulları belirlenip, sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş, model için sınır şartları belirlenmiş, gerilme kontrolü yapılmış ve

gerilmeler için grafikler

oluşturulmuştur. Standart olarak 500 sahip

d aire,

alınmıştır.

dikdörtgen

Gerilme

kullanılarak

karşılaştırılarak

profilindeki

analizleri

yapılacaktır.

mm2

miller

"ANSYS"

Yapılan

Şekil 5. Eğrisel kirişin 'mesh' edilmesi

kesit alanına örnek

programı

analiz

sonuçlan

ELI�

gerekli değerlendiınıeler yapılacaktır

PATH

or:c 21 zooı U: 2C: 54

Tablo 2. Problemlerde Kullamlan Malzemenin Mühendislik Sabitleri

ElastisiteModülü

211 Gpa

Poissonoranı

0,3

III. 1 Dairesel Kesitteki Eğrisel Kirşin Gerilme

Analizinin Nümerik Yöntenıle Yapılması Aşağıd a şekli ve ölçüleri gösterilen dairesel kesitteki mile P==300N 'luk bir kuv vet uygulanmış ve bunun sonucunda eğrisel destekli

kirişde

mey dana

nümerik

analiz

gelen

gerilmeler

yoluyla

bilgisa yar

bulunarak

Şekil 6. Analizi yapılacak olan parçan1n sonlu elemanlar modeli ağ yapıst

gerilme

değerleri grafik halinde gösterilecektir.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Say1 (Mart 2002)

Eğrisel Kiri şlerde Gerilme Analizi F.Aslan, I.Ozsert •

//\N f

Dr:C 27 200l

J\N

iODAL SOLUTION

10:31:46

••

2001 11:13:26

S'ItP=l SUB =1 TI!E=l (AVG) SEQV D!X =3.156 sım =. 356894 S!X =53.085

DEC 27

Şekil 7. Daire k esitindeki eğrisel kirişin smr şartlan ve yüklemenin temsili gösterimi.

SOLDTIOll

D!C 27 2001

m.P=l

sım :ı TIBi=l

Si:OV

ll: 13:5?

.356894

(HOAVG)

l2.074 6.216

23.792 17 .933

35.509 29.65

47.7.26 41.368

53.085

D!X =3.156 m =.115686 m =53. 414

Şekil 9. Nodlardaki vonmisses, eşdeğer gerilmesi

NODAL SOLtrrlOii S'I!P=l SUB =1 TI!I=l (AVG) SXZ RSYS=Q DMX =3.156

DEC 27 2001 11:12:00

m =-18.783 SMX =23.849

.315686 6.2i5

18.015

29. 8i4

41.614

53.414

Şekil 8. Elemanlardaki vonmisses eşdeğer gerilmesi

-18.783

-9.309 -14.046

Şekil

lO.

9.638

.164441 -4.573

4.901

19.112 14.375

23.849

Eğrisel kirişin nodlardaki kayma gerilmesi

Eğrisel Kiri şlerde Gerilme Analizi F.Aslan, İ.Özsert

SAU Fen Bihmleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

111.2 Dikdörtgen Kesitteki Eğrisel Kirişte Nümerik POSTl

Olarak Gerilme Analizinin Yapılması

SI!P=l SUB :l TI!t=l P!Trl PIJriO· 633

nrc 21 ıooı

ll: 25:22

Dikdörtgen

kesitte

eğrisel

kirişe

aşağıdaki

şekilde

göıiildüğü gibi bir ucundan ankastre diğer ucundan 300 'luk bir kuvvet

HOD1=723 NOD2=137�$. 639

•

) • .

35.639

destekli nümerik analiz yöntemiyle incelenmiştir.

�

1 1

uygulanmaktadır. Uygulanan kuvvet

neticesinde meydana gelen gerilmeler aşağıda bilgisayar

•

40.639

30.6�

ıs. 6l9

20.639 •

J\N

15.635 VOLU!!S TIP!: J'J!!

10.639

.('

D!:C 21 2001 ll: 2'9: �ı

"..!

5.639

.639 L---- ·--- ----o

11.12 8.56

34.Z4

25.68

68.48

SL36

42.8

59.92

ss.6 77.04

ıoz.n 94.16

111.340

DIST

Şekil 1 ı. En büyük gerilmenin bulunduğu kesit üzerindeki nodlann gösterimi

�osn Dt:C Zi 2001

SltP=l S1JB

11:26:28

Tlm:=l

PATII PLOTL 394

Şekil13. Analizi yapılacak eğrisel kirişin katı modeli

NODl::/23

NOD2=1376ı.H2

•

. 890

t>tC 27 �Ol 1�:24

•

.638

. 386

.134

[

' l

. '

. .�

ll? t

Şekil 14. Eğrisel kirişin 'mesh' edilmesi

Şekil 12. Eğrisel kirişte en büyük kayma gerilmesinin bulunduğu kesit üzerindeki nodlann gösteritmesi

Eğrisel Kirişlerde Gerilme Analizi F.Aslan, I.Ozsert

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002)

•

or:c z1 zooı ll :45:21

••

Z:Lili!JT SOLtmOJI DEC 27 2001

SITPal

ll: 39: 09

SUB =1 TI!l=l

stQV

!BOAVG)

D!X .:15.039 SD =.365613 S!X =94.12

ı 5. Analizi yapı lacak olan parçanın sonlu elemanlar modeli ağ

Şekil yapıs1

nrıo::rrs

D!C Z7 lfOl

. 365673

l�;i)6

42.034 10.783

31.617

62.869 52.452

73.286

83.703 94.12

Şekil17. Elemanlardaki vo nmisses eşdeğer gerilmesi

NODAL SOLın10i STEP=!

OEC 27 2001 ll: 38:35

su� :ı

TI!i=l SlQV

(AVG)

D!X =15. 039 S!N =.418616 m: :93.162

Şekil16.

Dikdörtgen kesitindeki eğrisel kirişin sınr şartlan ve yüklemenin temsili gösterimi.

.418616

21.028 10.723

31.333

8l.857

62.247

�1.63S 51.943

72.552

93.162

Şekil lS. Nodlardaki vonn1isses, eşdeğer gerilmesi

Eğrisel Kirişlerde Geritme Analizi F.Aslan, İ.Özsert

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

RODll SOLlTJ'IOB STEP=l SUB

ı\N

POSTl

DlC 27 2001

S'ITP=l

H: 39: 56

mı:=l sxz

D!C 27 2001 11:49:06

SUB =1

Tl!f=l

!AVG)

P!'Jll

PLfA6.896

MODl=S85

RSlS=O

HOD2=195ı3. 040

DftX =lS. 039 m =-4ı.sss

9.183

S!X s43, 02

5.326 1. 469

-Z.387 -6. Z44 ·10.101 ·13.958

·i7.81S \ /. !

,�..·"

Zl 67Z L-

1: � .

------------- -

33.636 67.27Z 100.908 134.544 168.18 201.816 16.818 50.454 24.09 117.7l6 1Sl.36Z 184.998 Zl8.633 DIST

-42.555

23 538

-4.522

-33.046

-14.03

14.495 4.987

33.511 24.003

43.02

Şekil 19. Eğrisel kirişin nodlardak1 kayma gerilmesi Şekil 21. Eğrisel kirişte en büyük kayma gerilmesinin bulunduğu kesit üzerindeki nodlann gösteriln1esi

SONUÇ

Analizde kullanılan eleman kesit boyunca araştınlmak istenen

eğilme

kayma

gerilmesini

gösterebilmek

açısından üç boyutlu bir eleman olarak seçilmiştir. analiz esnasında malzeme elastik sınırlan içinde kaldığı kabul edihniş ve malzerneye ait elastisite modülü E= 211000

N/mrn2, Poisson Oram

0,3 olarak alınmıştır.

Elemamn her nodundaki üç serbestlik derecesi analitik hesapta bulunan e şdeğer kayma ekseninin bulunmasına

Zl. 659 '

12.7ll

gerek duyulmadan nümerik yolla parçanın katı modeli hazırlanarak yapılrmştır.

3. 783 O

33.636

16.818

100.908 134.544 168. !8 ZOl.816 84.09 117.726 1Sl.36l 184.998 218.633

61.ln

50.454

DIST

Analiz sonuçları eleınan ve nodal çözümle r göz önünde bulunduıularak kendi içerisinde de tutarlıdır.

Şekil 20. En büyük gerilmenin bulunduğu kesit üzerindeki nodlann

Yapılan

mesh "mopped" olarak kullanılan , şekil fonksiyonlarının

gösterimi

bozulmadığı düzgünlükte elde edilmiştir. Ayrıca yapılan başka denemelerde mesh yoğunluğunun yeterli olduğu doğrulanmıştır.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Eğrisel Kiri şlerde Geritme Analizi F.Aslan, I.Ozsert •

Sonuç itibarıyla nümerik olarak elde edilen

sonuçlar

analitik sonuçlarla gayet iyi bir şekilde uyuşmaktadır. Bu nedenle bu metodun

benzeri yapıların analizinde nümerik

kullanılması

iyi

bir

yaklaşım

sayılabilir.

Kompleks g e o m etrilerde ise tek yol olarak görülmektedir.

KAYNAKLAR [1] Babalık, F., C., "Makine Elemanları ve Konstriksiyon Örnekleri, Bursa, 1997 [2] Buchan,

R., G., "Finite Element Analysis" McGraw

hill company, singapure, 1995

[3] Prof. O sman Y. "Makine E lemanları" Beta Basın

yayım dağıtım A.Ş., İstanbul1999 [4] Zahavi,E.,

"Finite Element Method

Machine

Des ing'' prentice Hall Book Company, London, 1994 (5]

Giray

D.,

"Mühendisler

İçin

Sonlu

Elemanlar

Metodunun Temelleri," Adapazarı 1990 [6] Keskin,

İ, "Malzeme El Kitabı," Orsan İnş. Ltd. Şti.

1991 [7] Dipl. İng. M.Ten., Bosch Zürih Federal techn. [8] Ansys Expanded Workbook 5.4, Ansys, Inch ISO 9001: 1994 company

••

Kalsine Alunit Üzerine Dispers Boyalann Adsorpsiyonu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Sayı (Mart

G.Yılmaz, M.Özacar,

2002)

KAL SiNE

İ.A.Şengil

ALUNİT ÜZERİNE DİSPERS BOYALARlN ADSORPSİYONU Gülnur YILMAZ, Mahmut ÖZACAR ve İ.Ayhan ŞENGİL

Özet- Dispers Mavi 56, Dispers Kırmızı

74 ve Dispers

Sarı 119 boyalarının kalsine alunit ile adsorpsiyonu; kalsinasyon sıcaklığı, devir sayısı, tanecik boyutu, adsorban kütlesi, başlangıç boya konsantrasyonu, pH, ve sıcaklık gibi parametreler değiştirilerek boyaların maksimum incelenmiştir. Böylece adsorpsiyonları için optimum şartlar araştırılmıştır. Langmuir ve Freundlich izotermleri için adsorpsiyon parametreleri belirlenmiş ve tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler Alunit, adsorpsiyon, dispers boya,

Bununla birlikte adsorpsiyon, renk gideıınede en etkili olan presesierden biridir. Nispeten pahalı olmasına rağmen, endüstriyel kirlilik kontrolünde aktif karbon hala en geniş ölçüde kullanılan adsorbandır. Turba odun, talaş, diatomit, yanmış kil ve bazı diğer düşük fiyatlı maddeler de potansiyel endüstriyel adsorbanlar olarak araştınlmıştır [2-5]. Bu adsorbanlar düşük fiyatlanndan dolayı ekonomik avantaja sahipler, ancak aktif karbon kadar etkili değildirler.

Red 74 and Disperse Yellow 119 on alunite were exarrıined by changing the parameters that incinde calsination temperature, rotation per minute, particle size, adsorbent mass, concentration of initial dye, pH and temperature. Thus the conditions of maximum dye adsorption were investigated with different parameters. Adsorption parameters for Langmuir and Freundlich isotherms were determined and discussed.

Bu çalışmanın amacı, dispers boyalarm giderilmesinde adsorban olarak alunitin kullanılabilirliğini araştırmaktır. Dispers boya grubu, tekstil boyama endüstrilerinde kullamlan boyaların en önemli gruplanndan biridir. Atıksulardaki dispersboyaların giderilmesi için Kütabya Şaphane' den temin edilen alunitin adsorpsiyon üzerindeki etkisi kalsinasyon sıcaklığı, devir sayısı, tanecik boyutu, adsorban kütlesi, başlangıç boya konsantrasyonu, pH, sıcaklık gibi parametreler değiştiTilerek incelenmiş ve izotenn çalışmaları yapılmıştır. Langmuir ve Freundlich izotermlerinin uygulanabilirliği test edilmiştir.

Keywords: Alunite, adsorption, disperse dye, isotherm.

II. M ATERYAL VE METOT

izoterm.

Absract- The adsorption of Disperse Blue 56, Dispers·e

•

I. GIRIŞ

Tekstil atıksularının neden olduğu kirlilik bir çok ülke için yaygın bir problemdir. Tekstil endüstrilerinin boyalı atıksuları yüksek oranda renk ve organik madde içennektedir. Ne basit kimyasal ne de biyolojik arıtma renk ve organik madde gideınıede yeterli olmamaktadır. Tekstil atıksularından kirleticilerin hepsinin yeterli ölçüde giderilebilmesi; kimyasal koagülasyon, aktif karbon adsorpsiyonu ve aktif çamur prosesi gibi birden fazla prosesin bir koınbinasyonunu gerektirmektedir [1].

Çalışmalarda kullanılan alunit cevheri, Dostel Aluminyum Sülfat A.Ş. nin Ş aphane' deki fabrikasının stoklanndan temin edilmiştir. Kırılıp, öğütüldükten sonra, ASTM standart elekleri kullamlarak elenmiş ve 30-90, 90-150, 150-315, 315-500 ve 500-710 J.lm tane boyutlannda farklı fraksiyonlar elde edilmiştir. Alunit cevherinin analizi kimyasal yöntemle yapılmış ve bileşimi Tablo 1 de verilmiştir. Alunit cevheri değişik sıcaklıklarda kalsine edilerek, bileşiminde farklı yapılarda bulunan alumina aktif hale getirilmiştir. Tablo 1. Alunit cevherinin kimyasal bileşimi

Alı03 22.98 G. Yılmaz, M.Özacar, İ.A.Şengil Sakarya Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi,

Kimya

Bölümü

54100

Sakarya

mozacar@hotmail.corn, ayhansengil@hotmail.com

Türkiye,

SiOı 44.56

so3 18.03

KıO 4. 6 6

Feı03

0 61 .

(0/o) [6]

CaO-M gO

0.16

HıO

9.00

Çalışmada Dispers Mavi 56 (DM 56), Dispers San I 19 (DS 119) ve Dispers Kırmızı 74 (DK 74) boyalan k:ullamlmıştır. Boyalar ticari saflıkta olup ayrıca bir

Kalsine Alunit Üzerine Dispers Boyalann Adsorpsiyonu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt,

1.Sayı

(Mart

G. Ytlmaz,

2002)

saflaştınna yapılmadan kullanılmıştır. Boya çözeltileri

ı 00 mg/L konsantrasyonlarında bu üç boyanın destile

M.Özacar, İ.A.Şengil

bir etkisi olmamıştır. Ancak bundan sonraki çalışmalar

300 dev./dak. karıştırma hızında yapılmıştır.

suda çözülmesiyle hazırlanmıştır. Adsorpsiyon deneyleri,

ı 00 mL boya çözeltisine

250 mL

g adsorban ilavesi yapılarak,

100

lik beherlerde mekanik karıştırıcı ile yapılmıştır.

Adsorpsiyon

deneylerinin

sonunda

yapılmadan önce boya çözeltileri filtrelerden

filtre

edilerek

renk

1,25

ölçümleri

J.lm cam fiber

adsorbanlardan

ayrılmıştır.

'Ö1}

Bütün renk ölçümleri absorbans modunda ve görünür

bölgede işletilen bir UV spektrofotometre cihazı ile

yapılmıştır.

Ölçümler,

absorbansın olduğu, DM nın

ve DK

her

boya

için

"'-"

maksimum

· O

-D- DS

56 için 316 nın, DS 119 için 495

74 için 565 nın, dalga boylarında yapılmıştır.

tı DK74

c::T

119

III. DENEY SONUÇLARI VE DEGERLENDİRME

o �----��-----?--�-

673

111.1. Kalsinasyon Sıcaklığının Etkisi

773

973

873

1073

Kalsinasyon S ıcaklığı (K) Farklı sıcaklıklarda kalsine edilen alunitler ile üç boya

Şekil

için adsorpsiyon çalışınaları yapılmış ve adsorplanan

Kanştııma hızımn dispers boyalaıın alunit üzerine

adsorpsiyonuna etkisi (Klas. sıcak:

boya miktarının ( q) kalsinasyon sıcaklığına karşı grafiği

doz:

lg/100 mL, Kar.

süresi:

873 K,Kals. süresi: 60 dak., 60 dak., pH: 7, Kons.: 100 mg/L)

1 den göıiildüğü gibi üç boya içinde en iyi adsorpsiyon 873 K de kalsine edilen alunit vasıtası ile gerçekleşmiştir. Alunit 873 K de kalsine

III. 3. Tanecik Boyutunun Etkisi

edildiğinde, yapısında Al( OH)3 fornınnda bulunan Al,

Elek analizi yapılarak farklı fraksiyonlarda elde edilen

Al203 e dönüşmektedir [6]. Alunitle birlikte safsızlık

alwıitler kullamlarak adsorpsiyon çalışmalan yapılmış ve

olarak bulunan Si02 ve aktif hale dönüşen Alı03 iyi bir

tanecik

Şekil

1 de

verilmiştir. Şekil

adsorban özellik kazanınaktadır [7-9].

boyutunun

etkisi Şekil

100

dispers

boyaların

adsorpsiyonuna

3 de verilmiştir.

100

80 80 � bb s

�

60 40

· O

DM 56

tı

DK74

b[) Cb

---..

-o-DS 119

"'-"

�

20 20

o �----��----�-

773

673

973

873

1073

0 +-----�----�---r--�

Kalsinasyon Sıcaklığı (K) Şekil 1. Kalsinasyon

mg/L)

30-90

sıcaklığının dispers boyalann alunit üzerine

adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: Kar.

H1zt: 200

rpm, Kar. süresi:

dak., doz:

dak., pH:

lg/100 mL, 7, Kons.: 100

Şekil

adsorpsiyonuna etkisi (Kal s. Sıcak.:

Kon s.:

hızının etkisi araştırılmış ve elde edilen sonuçlar Şekil 2

den

l g/1 00 mL, Kar.

Hızı:

873

K, Kals. süresi:

300 rp m, Kar.

süresi:

dak., pH:

Dispers boyaların alunit ile adsorpsiyonuna karıştırma Şekil

150-315 3 ı 5-500 500-71 o

Tanecik boyutunun dispers boyalann alunit üzerine

doz:

III. 2 Karıştırma Hızının Etkisi

gösterilmiştir.

90- 150

Tanecik Boyutu (ı.ım)

dak.,

-<>- DM 56 -ts- DK 74 -D-DS 119

Şekil

görüleceği üzere

100 mg/L)

incelendiğinde

150-315

J.lm den daha büyük

boyuttaki tanecilderin adsorpsiyon kapasitelerinin düşük

karıştırma hızının dispers boyaların adsorpsiyonu üzerine

olduğu

görülmektedir.

kapasitesini ise

90-150

yüksek

adsorpsiyon

11m boyutundaki alunit tanecikleri

Kalsine Alunit Üzerine Dispers Boyalann Adsorpsiyonu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

G.Yılmaz, M .Özacar, İ.A.Şengil

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

gösteıınektedir. 90 Jlffi den daha küçük boyutlardaki tanecikler kullanıldığında ise adsorpsiyon ortamında yeterince dağılamayıp çamurumsu bir yapı oluşturduğu için toplam yüzey alam azaldığından adsorpsiyon kapasitesi yine düşmektedir. ı50-315 Jlm den daha büyük taneciklerde tanecik boyutu büyüdükçe yüzey alanının azalması nedeniyle adsorpsiyon kapasitesinin düşmesi zaten beklenen bir souçtur [ıO]. 111.4. Adsorban Kütlesinin Etkisi

Adsorban kütlesinin dispers boyaların adsorpsiyonuna etkisinin incelendiği bu çalışmada elde edilen sonuçlar Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 4 den görüldüğü gibi 1 g dan sonraki kütle artışının adsorpsiyon üzerine bir etkisi olmamıştır. 1 g adsorban yeterli boya giderimi sağladığından, 1 g dan daha fazla adsorban kullanımı gereksiz olacaktır. 1 dan az adsorban kullanıldığında ise adsorpsiyon kapasitesinin düştüğü gözlenmiştir.

Ill.6. pH ın Etkisi

Bu çalışmada pH ın adsorpsiyon üzerine etkisi incelenmiş olup, sonuçlar Şekil 6 da verilmiştir. Şekil 6 dan görülebileceği gibi, pH 3-11 aralığında yapılan çalışmalarda pH değişiminin dispers boyaların adsorpsiyonuna bir etkisi olmanuştır. Sadece DK 74 için pH 9 dan sonra adsorplama kapasitesinde bir azalma olduğu gözlenmiştir. Dispers boyaların adsorpsiyonu üzerine pH değişiminin etkisinin olmayışı, geniş bir pH aralığında çalışma avantajı sunmasının yamnda boya çözeltisinin doğal pH ında çalışabilme gibi çok önemli bir avantaj da sağlamıştır. 300 250 200

100 100 96 50 'M On

E -;:

DM 56

--�o

DK 74

-D- DS 119 o �--�----�-

88 ·

84 80

DM 56

DK 74

0.5

1.5

100

150

200

250

300

Boya Konsantrasyonu (mg/L) Şekil 5 . Boya konsantrasyonunun dispers boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. s1cak: 8 73 K, Kals. süresi: 60 dak.,

-o- DS 119 �--��--�--o

doz: l g/100

mL, Kar. H1zı: 300 rpm, Kar. süresi:

60 dak., pH:

7, Tan. Boyutu: 90-150 ı.ım, Kons.: 100 mg!L)

2.5

Adsorban Kütlesi (g) 100

Şekil 4. Adsorban kütlesinin dispers boyalann alunit üzerine

adsorpsiyonuna etkisi (Kals. sıcak.: 873 K, Kals. süresi: 60

dak., 7,

doz: lg/100 mL, Kar. Hızı: 300 rpm, Kar. süresi: 60 dak., pH: Tan. Boyutu: 90-150 J..im, Kons.: 100 mg/L)

'bO

�

111.5. Boya Konsantrasyonunun Etkisi

Farklı boya konsantrasyonlarıyla yapılan adsorpsiyon çalışmalarının sonuçları Şekil 5 de verilmiştir. Bütün konsantrasyonlar için ı g adsorban kullamlmıştır. Şekil 5 den görüldüğü üzere boya konsantrasyonunun artışı ile adsorpsiyon verimi de artmaktadır. Bu da adsorbanın kapasitesinin yüksek olduğunu gösteımektedir. Farklı konsantrasyon çalışmalan önemlidir, zira verilen adsorban kütlesinin belirli bir adsorplama kapasitesi olup belirli miktarlarda boya adsorplayabilir [ 1O].

· o

DM 56

DK 74

-D-DS 119

80 �--�----�--��---, ı

pH Şekil 6 . pH nın dispers boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. s1cak: 873 K , Kals. süresi: 60 dak., doz: l g/100

Kar. H1zı: 300 rpm, Kar. süresi: 60 dak., pH: 7, Tan. Boyutu: 90-150

J..Lm, Kons.:

100 mg/L)

mL,

Kalsine Alunit Üzerine Dispers Boyalann Adsorpsiyonu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

O. Yılmaz,

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2 002 )

111.7. Sıcaklığın Etkisi

300

Sıcaklığın dispers boyalarm adsorpsiyonu üzerine etkisi

araştırılmış v e sonuçlar Şekil ve DK

de sunulmuştur. DS

250

1 19

için çalışılan sıcaklık aralığında, sıcaklığın

adsorpsiyon üzerinde fazla bir etkisi olmadığı, ancak DM

da sıcaklık artışı ile artışı

'ön

}

birlikte adsorpsiyon veriininde

çok az bir düşme olduğu gözlenmiştir sıcaklık

adsorpsiyon

için

(Şekil

7).

Yani

200 150

'-"'

�

verimini

100

düşüıınektedir. Sıcaklık artışı ile adsorpsiyon verimindeki düşme

eğilimleri

adsorpsiyonunun sıcaklık

dispers

boyaların

artışıyla

alunit

olduğunu,

ekzotermik

yüzden

56 ts DK 74 -o- DS 119 ·

üzerine

o �----�-----r--�

düştüğünü

adsorpsiyonun

gösterınektedir.

100

6 9 Ce (mg/L)

Şekil 8 . Alunit üzerine dispers boyalann adsorpsiyon izotermleri

=-+

logqe

88 · o

( 1)

bQ ce

logKF

+- logCe

(2)

Burada qe: adsorbanın birim ağırlığı başına adsorplanan

74 -D- DS 119

boyanın

miktarı,

mg/g;

Ce:

ulaşıldığında çözeltide kalan

adsorpsiyonda

dengeye

boyanın konsantrasyonu,

mg/L; Q: yüzeyde oluşan tek tabaka tamamlandığında

353

333

313

293

273

ô DK

adsorbanın birim ağırlığında adsorplanan boyanın miktan,

Sıcaklık (K)

mg/g; b: enerjiyle ilişkili bir sabit veya net entalpi; KF ve n Freundlich sabitleridir.

Şekil 7. S1caklığının dispers boya1ann alunit üzerine adsorpsiyonuna

etkisi

M.Özacar, İ.A.Şengil

(Kals. s1cak.: 873 K, Kals. süresi: 60 dak., doz: 1 g/1 00 mL,

Dispers boyaların alunit ile adsorpsiyonuna ait verilerin

Kar. Hızı: 3 00 rpm, Kar. süresi: 60 dak., pH: 7,

lineer Langmuir izoterrnleri Şekil

Tan. Boyutu: 90-15 0 ı.ım, Kons.: 100 mg/L)

izotermleri Şekil

ve lineer Freundlich

1O da verilmiştir.

111.8. Adsorpsiyon Izotermleri •

0.03

Bir adsorpsiyon sistemi dengede iken, boyanın adsorban ve çözelti

arasındaki dağılımı, boya için adsorbamn

kapasitesini

belirlemede

önemlidir

[3].

0.025

nedenle

adsorpsiyon izoterrnleri alunit-dispers boya sistemleri için

belirlenmiş

incelendiğinde;

denge

Şekil

izotermler

konsantrasyonu

verilmiştir.

düşük çözeltideki

(Ce)

dengede

Şekil

0.02

G.)

boyanın

.!:! 0.015

adsorplanan

�

boyanın konsantrasyonu (qe) değerleri için başlangıçta

0.01

sonunda bir kararlı hale ulaşılmıştır ki, bu adsorbamn

0.005

keskin bir artış gösterirken hemen hemen bütün eğrilerde

artık doyduğunu göstennektedir. Izotenn •

verilerinin

analizi,

sonuçları

doğru

gösteren bir eşitlik geliştirmek için önemlidir çalışmada

Langmuir

Freundlich

şekilde

[3].

izoternıi

izotermi eşitlik

(2)

eşitlik

(1)

56 6DK 74 D DS 119 -t---�---�--....---.-o

izotermlerinin

lineer

I/Ce

deneysel verilere uygulanabilirliği araştırılmıştır. Lineer Langmuir

ODM

Şekil 9. Alunit üzerine dispers boyalann adsorpsiyonu için Jineer

Freundlich

Langmuir izotermleri

de gösterilmiştir.

Kalsine Alunit Üzerine Dispers Boyalann Adsorpsiyonu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

G.Yılmaz, M.Özacar, İ.A.Şengil

6.Cilt, l. Sayı (Mart 2002)

dakika gjbi bir sürede yeterli giderme sağlamıştır. Sonuç olarak dispers boyaların giderilmesi için kalsine alunit

2.5 •

adsorban olarak kullanılabilir.

•

2.3

KAYNAKLAR �

� bJ) o

�

2.1

[1] Lin, S.H.,

'' Adsorption of Disperse Dye by Powdered

Activated Carbon", J. Chem. Tech. Biotechnol.,

1.9

391, 1993. [2] Potts,

oDM

56 6DK 74 e DS 119

1.7

V.J.P., McKay, G. and Healy, J.J.,

1976. [3] McKay,

1.3

0.9

0.5

0.1

-0.3

"The

Removal of Acid Dye from Effluent Using Natural Adsorbents-Peat and Woods", Wat. Res.,

-0.7

57, 387-

10, 1061-1067,

G., Blair, H.S., Otterbum, M.S. and Aga,

J.A., "Earth and Fired Clay as Adsorbents for Dyestuff Adsorption", Water, Air, and Soil Pollution,

Şekil 1 O. Alunit üzerine dispers boyalan n adsorpsiyonu iç i n lineer

1985. [4] Asfour,

Freundlich izotermleri

Adsorbanlar üzerine boyaların adsorpsiyonu için lineer izoterm modellerinin sabitleri Tablo Tablo 2.

Langınuir ve

ı r

Freundlich KF

sabit1eri

�

0. 03 6 2

0.9 63

25.68

1.1477

0.973

DK 74

9 80. 39

0. 0361

0.997

3 8. 3 6

1.2 27 6

0.974

DS 1 19

495.05

0.53 02

0.995

155.2

1.6622

0.9 00

deki lineer izoterm

Using Hardwood Sawdust as Adsorbent'', J. Chem., Tech. Biotechnol.,

[6]

[7]

sabitleri incelendiğinde;

Mixtures , "

adsorban

Teker

M. and Özacar,

M.,

"The

th 35

IUPAC Congress, İstanbul-Turkiye, pp. ve Şengil, İ.A., "Alunit-ZnO

Karışımlarının Kükürt Dioksit Gazı için Adsorban Olara:k Kullanılması",

Dispers boyaları adsorbe edecek olan alunitin hızı,

İ.A.,

1387,14-19 August 1995. [8] Özacar, M., Teker, M.

IV. SONUÇ

Kanştıuna

Şengil,

38(4) 249-255, 1999.

Investigation of Adsorbent Specifıcations of Alunite-ZnO

görülmektedir.

yeterli

Özacar, M. and Şengil, İ.A., "Optimum Conditions

Can. Metal. Quarterly,

uyduğu, ancak Langmuir izotermine daha iyi uyduğu

edilmesinin

35A, 28-35, 1985.

for Leaching Calcined Alunite Ore in Strong NaOH' ',

adsorpsiyon prosesinin her iki adsorpsiyon modeline de

kalsine

Nasser,M.M., Fadali, O.A. and El

Geundi, M.S., "Colour Removal from Textile Effluents

7 14.2 8

Basic Dyes on Hardwood", J. Chem., Tech. Biotechnol.,

35A, 21-27, 1985. [5] Asfour, H.M.,

DM 5 6

Tablo

H.M., Fadali, O.A., Masser, M. and El

Geundi, M.S., ''Equilibrium studies on Adsorption of

Freundlich izoterm sabitleri

Lan! ınuir sabitleri Boya

2 de verilmiştir.

24, 307-322,

olabileceği kütlesi,

873

Uluslar arası Metalurji ve Malzeme

Kongresi Bildiriler K itabı, Metalurji Mühendisleri Odası,

K de

İstanbul, s.

bulunmuştur. ve

1O.

[9]

sıcaklığın

439-446, 24-28 Mayıs 2000.

Özacar, M., Şengil, İ.A. ve Teker, M., '' Alunit-ZnO

adsorpsiyon üzerinde fazla etkili olmadıkları görülmüştür.

Karışımlan Üzerine Sulu Çözeltilerden Asidik Boyaların

Başlangıç boya konsantrasyonunun artışıyla, adsorban

Adsorpsiyonu", SAÜ Fen Bilimleri Enstitü Dergisi,

5(1 )

kütlesi

63-68, 2001. [10] McKay,

sabit

miktarında

olmasına

lineer

adsorbanın

bir

rağmen

artış

kapasitesinin

adsorplanan

görülmüştür. yüksek

boya duıum

''Extemal

olduğunu

G., El-Geundi, M. And Nassar, M.M.

Mass

Transport

Processes

During

the

Adsorption of Dyes onto Bagasse Pith", Wat. Res.,

gösterınektedir.

22( 12), 1527-1533, 1988. Alunitin uygun işlemlerden sonra, dispers boyaları etkili şekilde giderdiği görülmüştür. Her üç boya için alunit

Isı Yalı tım Malzemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri,Üretimi Ve incelenmesi H.Aydın, İ.Ekmekçi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

ISI YALlTIM MALZEMESi OLARAK POLİÜRETAN KÖPÜGÜN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ, ÜRETİMİ VE İNCELENMESİ •

•

Hakan AYDIN, Isınail EKMEKÇI

Özet - Bu çalışmada, günümüzde birçok kullanım alanına sahip köpük malzemesi poliüretan hakkında bilgiler verilmektedir. Poliüretan malzemenin kullanım ve ısıl özellikleri, kimyasal yapısı ve elde etme yöntemlerinden bahsedilecektir. Anahtar kelimeler - Poliüretan, ısıl kimyasal yapı

karıştırılarak dökülmesi işlemini ( one- shot process) mümkün kıldı.Bu durum üretan endüstrisinin çok büyümesine neden oldu. Trikoloroflorometan (R-11 ) gibi yeni tip köpüıtıne malzemelerinin kullanılmaya başlamnasıyla, katı üretan köpüklerin üretimi kolaylaştı. Bu köpükler önce yapısal İzolasyon daha sonra süsleme ve uygulamalarda kullanıldı.

özellikler,

Abstract - In this case, ıt has been given information about the polyurethane foam material, which nowadays a plenty of usage field. It will be mentioned, the using and thermal characteristics of the polyurethane material, chemical structure and also the methods of obtaning.

II. KATI ÜRETAN KÖPÜKLERİN KULLANIM ALANLARI

1. 2. 3. 4.

Buzdolapların izolasyonunda, R üzgar sörflerinde, Sıcak su tanklarında, Boruların izolasyonunda, Termoe1ek.'trik elemanlar vasıtasıyla ısıtma 5. ve soğutma yapmak için konteynerlerın izolasyonunda, 6 . Duvarlar için sandviç panellerde.

Key Words- Polyurethane, thermal characteristics

ı.

GİRİŞ Katı üretan köpüklerin diğer malzemelere nazaran birkaç avantaj a sahip olması, onun hızlı bir şekilde gelişmesine yardımcı olmuştur

Üretan kimyasının başlangıcı 1849 yıllarına gider. O yıllarda Wurtz ve Hoffman izosiyanat ve hidroksil bileşiğini kapsayan bir reaksiyonu kayda geçmişlerdi. Dr. Otto Bayer 1937 yılında reaksiyon için ticari bir kullanım yolu buldu ve endüstri naylon ile rekabet etmek için polyester esaslı üretan polimerlere yönelmeye başladı. İkinci dünya savaşının başlamasıyla temel malzemelerin azalması, fiberler, köpükler ve kaplamalar için üretan malzemelerin geliştirilmesi zorunlu kılındı. Başlangıç olarak polyester polyol bileşikleri ve dizosiyanatlar kullanıldı. Fakat proses oldukça zordu ve maliyetler oldukça yükse kti. Sonuç olarak poliüretan endüstrisi hidroksil malzemeleri yerine başka malzemeler aramaya başladı ve 19 57 yılında çok geniş köpük özelliklerine ve oldukça düşük maliyete sahip polyesterler ortaya çıktı.

a) İzolasyon: Katı üretan köpüğü çok etkili izolasyon malzemesidir. V erilen bir kalınlıkta, diğer izolasyon malzemelerine nazaran ısı transferine karşı çok büyük direnç gösterir. Hafif Ağırlık: b) Katı üretan köpüğü sandviç konstrüksiyonlarda kullanılabilir ve bu konstrüks iyonlara yüksek dayanım ve hafif ağırlık sağlar.

Üretan karışımının genişleme c) Kalıplanabilme: özelliğinden dolayı çok karışık şekiller ve boşluklar doldurabilir. Dekoratif amaçlar için çok detaylı kalıp yüzeyleri kopya edilebilir.

Hakan Aydm Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Ensti tüsü, Makine �ühendisliği Ana Bilim Dalı , Esentepe Kampüsü, Sakarya. !smail EKMEKÇİ S akarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Esentepe Kampüsü, Sakarya

d) Yapışma: Katı üretan, köpürtm e esnasında metal, kağıt, tahta, plastik ve taş gibi malzemelere yapışır. Kesilmiş ge nel yapıştırıcılarla köpük çok yapıştırıla bilir.

Siliken blok kopolimerlerinde kullamlmasıyla bu geil şme bütün sıvı malzemelerin döküm kafasında

e) Yüzme Kabiliyeti: Sıkı hücre yapısından dolayı, katı üretan köpük çok az su emer. 40 kg/m3 '

Is1 Yalıtım Malzemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri,Üretimi Ve İncelenmesı H.Aydm, İ.Ekmekç ı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.C1lt, l.Sayt (Mart 2002)

sıcaklığının biraz üzerinde başka bir sıvı kullanılarak

yoğunluğundaki bir köpük kendi ağırlığının 25 katı

fiziksel

kadar bir ağırlığı su üzerinde taşıyabilir.

reaksiyonu

bir

olan

üretan

kanşımı ısıtır ve köpürtme malzemesinin

bileşik

artmasıyla beraber

Son zamanlarda çevre bilincinin

Temel üretan reaksiyonu bir izosyanat grubu ve aktif sahip

Ekzotermik

edilir.

kütlenin genişlemesiyle hücresel bir yapı oluşur.

KİMYASAL YA PlSI

hidrojene

elde

buharlaşmasına neden olur. Böylece polimerize olan

III. POLİÜRET AN KÖPÜGÜN

bir

olarak

Freon-11 gazı kullanımı, yerini pentan gazı ve benzeri

arasında

gaziara bırakmıştır.

oluşmaktadır. Bu tarnma uyan çok miktardaki bileşikler arasından en önemlileri şunlardır; Alkol

IV. POLİÜRETAN ÜRETİM TEKNİKLERİ

Su Primer ve sekonder aminler

IV.l. Poliüretan U retiminde Kullanılan Prosesler ••

Karbaksilik asid gruplan Arnidier

Forınülasyonu

Üretan hidrojeni

kontrol

etmek

istenen

özellikleri elde etmek için genellikle reaksiyon şu şekilde gösterilebilir;

1. One-Shot Sistemi: Bu sistemde bütün komponentler belirli oranlarda ayn ayrı karıştırıcıya pompalamr ve

karıştırma işlerninden soma döküm yapılır.

ı Rl-N C O+ R2-0-H R1-N-C-OR2 ..

Uretan

Alkol

Iki Kompenent Sistemi: Bu sistemde polyol, •

silikon,

katalizör ve köpürtıne malzemesi önceden

kanştırılır Di

alkol

(genellikle

palyol

(Kompenent

B).

Daha

soma izosiyanat

(Kompenent A) eklenerek reaksiyon elde edilir. Bu

veya poli fonksiyonel izosiyanat ve di veya poli

fonksiyonel

4 farklı proses

telmiği kullanılır.

Kimyasal olarak bir izosyanat ve bir alkol arasındaki

İzosiyonat

fiziksel

sistemin

olarak

avantajı

şudur;

sadece

giıınektedir.

iki

kompenent beraber

Bununla

isimlendirilir) kullanıldığı zaman, karışık bir polimer

karıştırıcıya

yapı elde edilir. Ayrıca üretan grubundaki hidrojen

foıınülasyonu değiştilrnek one-shot sistemi kadar kolay

atomu

allofanat

meydena

getiıınek

için

değildir.

yüksek

sıcaklıklarda izosiyanatla reaksiyona girer.

3. Kısmi Ön Polimer Sistemi: Gerçek ön polimerde polyol tamamİyle izosiyanatla reaksiyona girer. Daha

fazla izosiyanata sahip olan bu karışım daha soma su

ı Rl-N-C-OR2+ R l-N C O R l-N-C-R2 ı U retan ••

İzosiyanat

ile reaksiyona girerek köpük elde edilir. Bu proses katı üretan

üretiminde

kullanılamaz,

çünkü

ön

polimerlerin viskozitesi çok yüksektir.

köpük

ı N-H ı Rl

4. Froth (Köpük) Sistemi: Froth sistemde köpürtıne malzemesinin (R-11) üçte bir oram yerine

düşük

kaynama noktasına sahip olan diklorodiflorometan (R12) kullanılır. R-12 düşük kaynama noktasından (-28

Allofanat

°C) dolayı

ayrı olarak kanştıncıya verilir ve döküm

kafasından malzeme basıldığı anda ön köpürme başlar. Köpük

elde

etmek

için

vasıtasıyla

malzemesi

polimer,

bir

poliınerizasyon

köpüıtıne esnasında

köpürtülür. Kimyasal

köpürme,

izosiyanatla

suyun

IV.2. Poliüretan Üretim Teknikleri

reaksiyonu

vasıtasıyla dengesiz bir karbamik asit oluşturmalda meydena getirilir. Ayrıca karbamik asid bir primer amin

kabondiokside

ayrışır.

Primer

Katı üretan köpüklerin uygulama alanlan hızlı bir

arninde

şekilde

izosiyanatla reaksiyona girerek üre meydena getirir. Köpürme, trikloroflorometan (Freon-11) gibi kaynama noktası

düşük

sıvı

veya

kaynama

noktası

büyümektedir.

Katı gittikçe

diğer

artarak

önem

malzemelerle

birleşimi

kazanmaktadır.

Önemli uygulama alanlan hakkında

bilgi, aşağıda kısaca belirtilmiştir.

oda

üretanın

Isı Yalı tım Malzemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri,Üretimi Ve incelenmesi H.Aydın, İ.Ekmekçi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

a) Blok Döküm: Katı üretan köpük üretiminde en eski

izolasyon

uygulama alarudır. Bu uygulamada ağaç veya metal

izolasyonu).

içersine,

kalıp

(özellikle

kullanılır

tank

karıştırılarak

kompenentler

bütün

işleminde

dökülür ve köpürtme elde edilir. Belli bir süreden sonra

sistem ve kalıba bağlı olarak köpük, blok halinde

gereklidir. Dikey yüzeylerde akınayı önlemek için kısa

için

kremalaşma zamanı

Blok, kürlenmenin tamamlanınası

kalıptan çıkarılır.

uygulamalar

çok

için birkaç gün bekletilir ve istenen şekle göre kesilir.

düşükse

özel

püskürtıne

ekipmanı

(4-5 sn) olmalıdır. Yüzey sıcaklığı

püskürtine

Köpüğün

yapılmamalıdır.

kalınlığı yanma tehlikesini minimize

etmek için 3-5

Köpüğü kalıptan kolay bir şekilde çıkarmak için ayıncı

cm'yi geçmemelidir. istenen kalınlığı elde etmek için

bir malzeme, balmumu veya kağıt kullanılır.

üst üste püskürtme yapılabilir.

üretim

metodunun

maliyetinin

avantajları;

düşüklüğü,

formülasyanun

ölçü,

ilk

yoğunluk

özelliklere

istenen

d) Dökme:

yatırım

yapılacağı bir

Bu metodda köpünnenin

boşluğa reaksiyon karışımı dökülür. Bu metodun en

önemli

kolayca

uygulama

alaru

buzdolabı

endüstrisidir.

getirilebilmesidir. Bununla beraber bu metodda işçilik

Köpüğün İzolasyon özelliklerinin çok iyi olmasından

ve köpük fire oranı yüksektir. Bu metodda sadece bir

dolayı duvar kalınlığı önemli oranda düşmüştür. Dış

karıştırıcı, kalıp, karıştşrma kabı ve bir teraziye ihtiyaç

ölçüler

vardır.

Kalıbın

Sadece

karıştıncının

f aktördür.

B Ioğun

tipi

genişliği

sınırsızdır.

ölçüleri

sınırlayıcı

büyümüştür.

iç

Bundan

hacim

başka

3 0 oranında

o/o

köpüğün

buzdolabı

duvarına çok iyi yapışması ile ölçüsel stabilite, yapısal kuvvctlendiııne

yüksekliği

dağılımından kaçınmak ve elde etmek için

uzunluğu

değişmeden

düzensiz yoğunluk 3 kg/m standart yoğunluk

hafiflik

sağlanmıştır.

Döküm

tekniği bütün boşlukların tamamıyla dolduıulmasını 2 sağlar, fakat oyuldu duvarlar 0,5 -1,O kg/cm civarında

8 0-9 0cm'yi geçmemelidir.

Destek için maça

basınçla direnç gösternıelidirler. Gövde

kalıp

içersine yerleştirilir

Blok döküm sisteminde kremalaşma zamanı yüksektir

kullanılabilir.

( 45-60

üretan karışım, arka kısımdan gövdenin içine dökülür.

sn). Çünkü uygun karıştırına ve döküm için

yeterli zamana ihtiyaç vardır. Kremalaşma başlamadan

Köpürme ve kürlenmeden

önce döküm yapılmalıdır. Her karıştırmadan sonra

gövde kalıptan çıkartıhr.

dk. veya daha az) sonra

kanştırıcı bir çözücü malzeme ile temizlenmelidir. Elle kanştırma veya karıştıncı kullanma yerine bir döküm kullamlabilir.

makinası

Bununla

kalıpları doldurmak için n1akinaları

gereklidir.

beraber

Panellerde aynı şekilde yapılır. Fakat panel, yoğunluk

büyük

ve fıziksel özellikleri etkileyecektir. Yatay pozisyonda

büyük kapasiteli döküm

Çünkü

kremalaşma

döküm yapılan panellerde

zamanı

çok kaliteli köpük elde

edilir. Dikey pozisyondaki kalıplarda kabarmamn üst

köpüğün hatalı çıkmasını önlemek için uzatma imkanı

kısma kadar olmama ihtimali vardır.

yoktur. İyi bir köpük akışı ve yapışma elde etmek için kahbın

80-90 cm yüksekliğindeki blokların yoğunluğu 5 0 3 kg/m civarında gelebilir. Yüksek yoğunluk elde etmek

ısısının yükseltilmesi gerekmektedir. Bundan başka

için yüksekliğin düşürülmesi gereklidir.

Yüksek sıcaklık düşük yoğunluğa neden olacaktır.

b) Le v ha Döküm: Çok miktarda köpük üretimi istenen

yerlerde

sürekli

döküm

gözönüne

alınmalıdır.

sıcaklık değişimi yoğunluğu belirli bir oranda etkiler.

Çift Bant Harldeden Geçirme:

metod

panellerin sürekli üretimi için kullanılır. Karıştırılmış

durumda reaksiyon karışımı hareketli bir döküm kafası

kompenentler, iki hareketli tabaka arasına dökülür veya

ile üzeri köpüğün rahat çıkarılması için kağıt kaplanmış

püskürtülür. Bu tabakalar bükülebilir (kağıt) veya katı

konveyör üzerine dökülür. Köpünne esnasında kenarlar

(ağaç,

dikey konveyörler vasıtasıyla desteklenir.

tabakalara yapışır. Ölçüsel olarak yeteri kadar stabil

metal)

olabilir.

Köpük

reaksiyon esnasında

duruma gelinceye kadar alt ve üst konveyörlerden Döküm hattı sonunda köpük kesilir ve stoklanır. Daha sonra istenen akn1ayı

basınç

formda kesilir. Bu sistemde dışarıya

önlemek

için

genellikle

kısa

yapmak için

hızı

sürekli

üretim

2 -20 m/dk. arasında değişebilir.

B u sürekli üretim tekniği ile, proses esnasında düşük basınç kullanınakla çok iyi özellikte panel üretilebilir.

Püs kürtme tekniğinde, hızlı bir şekilde

Alt tabaka üzerinde üretan kompenentlerin

reaksiyo na giren üretan karışuru direk olarak üzerinde

çok iyi

yayılması için, döküm kafası hareketli bir kol üzerine

köpüreceği bir tabaka üzerine püskürtülür. Tabakanın

takılır.

yüzeyi kurudur ve toz, kir ve yağ yoktur. Üretan

Panellerin

kalınlığı

döküm

sistemi

konveyörler yardınuyla değiştirilebilir. Bu yeni üretim

karışımı yüzeye çok iyi yapışır ve ince tabaka h alinde köpük meydena gelir.

Konveyörlerin

kremalaşma

zamanı kullamlır.

c) Püskürtme:

yapılır.

tekniği ile

Bu tip uygulamalar sık sık

ile

15 c m arasında veya daha faz]a

kalınlık elde edilebilir. Köpük konveyörden çıktıktan

Isı Yalıtım Mal zemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellik leri,Üretimi Ve incelenmesi H.Aydın, İ.Ekme kçi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci lt, l.Sayı (Mart 2002)

Tablo 1. 35 k glm3 yoğunluğundaki katı üretan köpüğün fiziksel özellikleri

sonra istenilen ölçüde kesilir. Bu teknikte ek bir kürlenme periyodu önerilmektedir.

%90

Kapalı Hücre ( Porozite)

t) Kalıplama: Katı üretan köpükleri sürekli olarak yeni pazarlara girmiştir. Bunlardan biride yüksek yoğunluklu kalıplama pazarıdır. İşçilik maliyetlerinin artınası, iyi kalitede ağaçların kıtlaşması ve daha pahalı olması, yeni üretim tekniklerini zorunlu kılmıştır.

ASTMD ı 1940 TS2193 TS10981 ASTMD 2127

Su Buharı Difüzyon Direnç 30-100 ll Faktörü %2 Su Emme (Hacim) %5 -10 ASTMD ı N emdenYıpranma Hacim 2126 (%100 RH, 70°C) Değişmesi

Yüksek yoğunluklu katı üretan köpüğü kalıplama tekniği dökme tekniğine benzemekte, fakat uygulama tamamen farklıdu. Dayamın ve yüzey kalitesi çok önemlidir ve özel işlem gerekmektedir.

Poliüretan köpüğün sıcaklık karşısında dayanımı sınırlıdır. Sürekli olarak l l0-120°C sıcaklıklannda kullanılabilir. Kısa süreli, geçici olarak da 200 -2 50°C sıcaklıklarında çalışabilir.

Bu uygulama için, kauçuk gibi elastik malzemelerden yapılmış kalıplar kullanılır. Bu kalıplar pahalı olmayıp aynı zamanda daha çabuk üretilmektedir. Çok sık kullanılan malzemeler silikon lastiği ve üretan kauçuğudur.

V.l. MEKANİK ÖZELLİKLER V.l.l. Basma Dayanımı

Kalıplanmış parçadan ayırıcı malzeme çıkanlmalıdır. Bu operasyon fazla işçilik gerektirdiği için bariyer kaplama metodu kullamlmaya başlannuştır. Bariyer kaplama vernik esaslıdır ve sadece silikon lastik kalıplarında kullanılabilir. Köpürme esnasında önceden kahba püskürtülmüş olan kaplama köpürmüş parça üzerine geçer. Bariyer kaplama parçaya düzenli bir �enk verir ve kaplamayı çıkarmaya gerek yoktur. Istenen dayamın özelliklerine göre köpüğün yoğunluğu arasında kolayca değiştirilebilir. 60-400 kg/m3 Kalıptan çıkarma zamanı sistemin tipine ve parçamn kalınlığına bağlıdır, ve normal olarak 5 ila 1 5 dakika arasında değişmektedir.

En önemli mekanik özellikler basma ve hükme dayamrnıdır. Basma dayarnını kare veya daire şeklinde kesilmiş numunelerle ölçülür. Ölçüler kullanılan test metoduna bağlıdır. Köpük iki paralel plaka arasında sıkıştırılır. F kuvveti yüzde olarak farklı sıkıştırma değerlerinde ölçülür (max. ı 0). (Şekil 1). F

Köpük sistemi su veya R-ll ile köpürtme yapılabilir. R-11 kullanılan sistemlerde dış yüzeylerde daha kalın kabuk meydena gelir. Çünkü florokarbon yüzeyde buharlaşacak ve orada daha yüksek yoğunluk meydena gelecektir. Şekil 1. Basma dayanuru test numunesi

N ormal olarak elastik kalıpların ömrü, kalıplann karmaşıklığına bağlı olarak 100 ile 400 saykıl arasında Kalıplar aşırı derecede değişmektedir. doldurulmamalıdır. Çünkü ömürleri kısalacaktır. % 1O ile 0/o 1 5 arasındafazla şarj en i yi sonucu verecektir.

844'e göre test edilir. Basma dayanımı ISO Yukandaki şekilde gösterildiği üzere numune iki plaka arasına konur ve kuvvet uygulanmaya başlar. % 10 basma değerine gelindiğinde basma mukaveme� aşağıdakifoıınülle hesapla:::ıır.

V. POLİÜRETAN KÖPÜGÜN FİZİKSEL

cr =

ÖZELLİKLERİ Poliüretan katı köpüğün fıziksel özellikleri 3 5 kg/m3 yoğunlıuk için aşağıda gösterilmiştir.

ı0

F 1 A0

Basma dayanımı( kPa) F :Kuvvet ( Newton) 2 Ao : N umunenin kesit alanı( mm ) cr

Isı Yahtım Malzemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri,Üretimi Ve incelenmesi H.Aydın, i.Ekmekçi

SAU Fen Bi li mleri Enstitüsü Dergi si 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Tablo 2. Poliüretan karşılaştın lması

V.1.2. Bükme Dayanımı Bükme dayanımı uzun diktörtgen şeklinde kesilen numunelerle ölçülür. Numune iki destek üzerine yerleştirilir ve köpük kırılıncaya kadar ortasına kuvvet uygulanır.

köpükle

diğer İzolasyon malzemel erinin

Yoğunluk kg/ m3

Basma Dayanımı kPa

Bükme Dayanırru K.Pa

200

300

500

1000

Katı Uretan Köpük

900

1800

Katı Uretan Köpük

600

17000

40000

200

500

2 50

700

Mantar

100

200

C amyünü

5 50

Taşyünü

5 50

Malzeme Cinsi Katı Uretan Köpük Katı Uretan Köpük ••

••

L Şekil

PolistrenKöpük (Kabartılmış ) PolistrenKöpük (Kalıptan çekilmiş)

Bükme dayanımı test numunesi

Bükme dayanımı testi ISO 1209'a göre yapılır. S

P b

[ ( 3 . P . L ) 1 ( 2 . b . d-) ] kPa ')

İki destek arasındaki mesafe : Kırılma anındaki kuvvet :Numunenin genişliği : Numunenin kalınlığı

Tablo 3. 'de oda sıcaklığı şartlarında poliüretan köpüğün, diğer yalıtım malzemeleri ile ısı iletkenlik değeri olarak karşılaştınlması yapılmıştır. Karşıiaştnınalı tabloya göre poliüretan köpüğün diğer yalıtım malzemelerine göre daha düşük bir ısı iletim katsayısına sahip olduğu görülmektedir.

V.2. lsıl Ozellilder ••

Poliüretan köpük beş yıl süreyle ortam sıcaklıklarında testlere tabi tutulmuş ve sonuç olarak katı poliüretan köpüklerin ısı iletkenlik katsayısının ilk 2 veya 3 ay iç.inde hafifçe aıtınakta ve daha sonra sabit kaldığı gö rülmüştür. Isı iletkenlik katsayısı zamana bağlı olmayan çok değişik faktörlere bağlıdır. Bu faktörlere örnek olarak kapalı hücre yüzdesi (porozite), numunenin kalınlığı ( daha kalın üretilen numunelerde üretim şekline bağlı olarak daha uzun kalıp bekleme süresinin etkisiyle kapalı hücre yüzdesi (porozite) daha yüksek olmakta ve daha uzun yay1lma zamanı ile daha yavaş ısı iletkenlik katsayısı değişimi sağlanmaktadır.), hücre boyutu, köpürtme malzemesinin tipi ve diğer faktörler gösterilebilir. Şekil 3. ve Şekil 4. 'te sıcaklık ve yoğunluğa bağlı olarak ısı iletim katsayısının değişimi gösterilmektedir.

Tablo 3. Oda sıcaklığında i zolasyon özelli kleri - ısı iletkenli k katsayısı - ( Bu değerler malzemeni n yaşlanmasma, yoğunluğuna ve diğer faktörlere göre deği şebi lir. )

Isı IletkenliKatsayısı W i ( m.k) •

Malzeme Cinsi Katı UretanKöpüğü ( R -11 ile köpürtülmüş ) • •

Katı UretanKöpüğü � Su ile köpürtülmüş 'J

0 .01 4-0.021

••

PolistrenKöpük (Kabartılmış )

poliüretan köpük ve diğer Aşağıda Tablo 2 . 'de mukavemet değerlerinin izolasyon malzernlerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Buna göre poliüretan köpüğün yoğunluğunun artması ile basma ve hükme dayanımlarının lineer olarak artış gösterdiği görülmektedir.

0 .019- 0 .026 0 .030 - 0.036

PolistrenKöpük (Kalıptan çekilmiş)

0 .027- 0 .029

Camyünü- Taşyünü

0 .035 - 0.041

Mantar

0 .041- 0.046

CamKöpüğü

0 . 0 52 - 0.076

Alçı Taşı

0 .070- 0.087

Isı Yalı t ı m Malzemesi Olarak Poliüretan Köpüğün Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri,Üretimi Ve incelenmesi H.Aydı n, İ.Ekmekçi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6. Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

�

•

KAYNAKLAR

-200

-150

-100

-50

[1] Tek-iz İzolasyon ve Yapı Elemanları Sanayii A . Ş. Kalite Kontrol Bölümü -Ümraniye [2] DOW Türkiye-Dilovası [ 3] ASTMD 1940 Standardı [ 4] ASTM C 3 5 5 Standardı [5 ] ASTMD2127 Standardı [6] ASTMD2126 Standardı [7] ISO 844 Standardı [8] ISO 1209 Standardı

100

Sacakhk

Şekil 3. 35 k g/m3 yoğunluğunda sıcak lı ğı n k atı poliüretan köpük ı s1 iletim katsayısı A. üzerindeki etkisi

Poliüretan köpüğün ısı iletkenlik Şekil 3 . 'de sıcaklığa bağlı olarak değişimi katsayısının verilmiştir. Grafiğe göre ısı iletim katsayısının düşük sıcaklıklarda daha düşük değerlerde olduğu, sıcaklığın artmasıyla beraber ısı iletim katsayısında da lineer bir artış olduğu görülmektedir.

O, 01

+-�-r-�-4-!-�.:::.::.;.t:!�:.zq.::..�� o 60 20 40 80 100

120

140

Yoğunluk kg.lm3

Şekil 4. Oda sıcak lı ğ1nda, katı poliüretan k öpük yoğunluğunun ısı iletk enlik katsayısı üzerindeki etkisi

Şekil 4. 'de Poliüretan köpüğün yaoğunluğa bağlı olarak ısı iletim katsayısının ( A. ) değişimi verilmiştir. Grafiğe göre A. değeri en düşük değerini 40 kg/m3 'te almaktadır. Bunun dışında yoğunluk değerindeki değişme ısı iletim katsayısım düşürmemektedir.

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasında Kesme Kuvveti Dağıhmına Etkisi

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002) SAU

H.Kasap, V .Akyüncü

PERDE BOYUT ORAN I DEGİŞİMİNİN PERDELER VE ÇERÇEVE ARASINDA KESME KUVVETi DAGILIMINA ETKİSİ

Hüseyin Kasap, Veysel Akyüncü .

Ozet- Bu çalışmada; değişik perde boyutlarına ve yerleşimine sahip planlarda perde en kesit boyutlarının değişmesi ile perdeli-çerçeveli ve boşluklu perdeli-çerçeveli olan yapılarda perdelere ve kolonlara düşen toplam kesme kuvvetlerinin değişimi araştırılınıştır.

konu ile ilgili

çalışmalardan bir kısmı

özetlenebilir.

Kasap H., Yelgin A.N., Özyurt M.Z.,

çerçeveli olan binalarda bütün kirişlerin veya sadece bağ kirişlerinin

rijitliklerinin

kolonlar

arasındaJ.r..i

gösterdiği

dağılınuru

incelenmiştir.

Kat

kirişlerinin rijithklerindeki •

dağılımın

Abstract- In this study ; according to the change of shear- wall cross seetion dimensions, the total shear forces occuring on coloumns and shear-walls in shear-wall-frame constructions and coupled shear wall constructions and coupled shear wall constructions, having various plans such as different shear wall dimensions and placement, is researched.

•

Ispir M.,

olmayan

konuyu

düzenleyen

şekilde

kullanılan

hesap

getireceği

yöntemlarini

incelenip

karşılaştıolması çerçeve

tesirierin ve

yapım

deprem

tipi

hesabına

önerilerde

ilişin

yöntemlerin

yapılmıştır.

betonaııne

çalışmasında; önemi

problemler

Deprem

bir

yapı

üzerinde

yatay kuvvetleri taşıınada

üzerinde

durulmuştur.

Perdeli

ayrırmnı

kolaylaştırınak

için

çeşitli

sınıflandırmalar yapılarak incelenmiştir. Bununla birlikte perdelerin davramşında sadece yatay kuvvetlerin etkili

Afet

olmadığı

gösterilnllştir.

perdeleri

modellernek

Deprem için

kuvvetlerine

önemli

kriterler,

karşı

yapılan

kabuller ve ayrıca boyutlama yapıp proje mühendisinin sağlamayı amaç edineceği üç kriter, rijitlik dayanım ve

mevcuttur. Bu yönetmelik ülkemizde yapılacak yapılarda meydana

nasıl

sistemler, perdelerin boyutlandırılması ile ilgili çıkan

Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik'te depremin

göre

çalışmasında; betonaın1e çerçeve tipi yapılarda

perdelerin

hasarların

esaslar

yerine

uygulanmıştır.

sınırlandırılmasında da etkili olurlar. . Ulkernizde

olarak

değişime bağlı katın

bağ

veya

uygulayıcılara

irdelenmesi

kolonlu

düzenlenen perdeler, taşıyıcı sistemin toptan göçmesini yapısal

kirişlerinin

değişim

yönetmeliğindeki ilgili kural ve yöntemle seçilen norınal

Pek çok yüksek yapıda yatay yüklerin karşılanmasında

gibi,

araştırılmış,

Akkaya Y., bir

bir

deprem yönetn1eliğinde öngörülen tasanın kurallarının

I. GİRİŞ Özenli

adedine

nasıl

bulunulmuştur.

önlediği

kat

etkilendiği

Keywords- Coupled shear-wall system, shear-wall systeın, earthq uake, shear forces, choosen iron equipment.

kullanılır.

durumunda,

değişmesi

depremden oluşan kat kesme kuvvetlerinin perdeler ve

Anahtar Kelimeler- Boşluklu perdeli çerçeveli sistemler , perdeli çerçeveli sistemler, deprem, kesme kuvveti, perde kesiti boyut oranları

perdeler

çalışmalarında;

taşıyıcı sistemi perdeli çerçeveli veya boşluklu perdeli

genellikle

şöylece

sünekhk incelenmiştir.

hesabında kurallarım

içermektedir. Yönetmeliğin önerdiği önemli kurallardan

1.1. Çalışmanın Amaç ve Kapsamı

biride çok katlı yapılarda çerçevelerle birlikte yatay

rijitlik elemanlarının kullanılması esasıdır.

çalışmamn

çerçeveli

amacı,

binalarda

kat

deprem kesme

etkisindeki kuvvetinin

perdeli

perde

kolonlara dağılımında perde boyut oram değişiminin etkisini incelemektir.

V.Akyüncü, H Kasap; SAÜ Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Esentepe-Sakarya

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasanda Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap, V.Akyüncü

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisı 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

· -- T-- -ı r·-·-·T·-· ·-ı·-·-· r·

İncelenen binalarda kat yükseklikleri 3 metre, aks açıklıklan 6 metredir. Kolonlar kare kesith olup boyutları Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik'te verilen bağıntıdaki minumum sınıra en yakın değerde olacak şekilde seçilmiştir. Bu çalışmada binalardaki çerçevede kiriş ve bağ kiriş boyutları 25/60 cm olarak alınmıştu.

ı +-ı i ı L i

ı i

g 30/500 iD ·-· ·-· ·--+--·-+-· · · - - ___, ı ı 6 � 1 i ı _! 1- � 0 0 1 3P pj_ 3 ; sop j ı ı 1 ı Lo ı ! ı i � g ı ı 500/30 ı 500/JO - ı M .

_._.

İncelernede bütün planlarda her iki doğrultuda aks sayısı, aks açıklıklan ve her plandaki toplam perde alanı sabit tutulmuş fakat perde en kesit boyutları, plandaki yerleri değiştiiiimiş olup 8 ayrı plan 6 katlı olarak, 1 planda 6,8 ve ıO katlı olmak üzere toplam 1 ı ayrı yapı incelenmiştir.

ı 30/500 i

ı-·- ı·-·

· -·ı-· ·

·-;

! g ı ı ro ı ı +- - - 30/�Q-+·-- -+- - - 30/500� · b ı ı ı ı ı ı ı � .ı L.büeJ j_·-5tm _j·-6-oo-L·sotr·-l --5oo·_j !

•

Perde en kesit boyutlannın ve plandaki yerleşim şekillerinin değişmesi ile perdeli-çerçeveli ve boşluklu perdeli-çerçeveli olan yapılarda, perdelere ve kolonlara düşen toplam kesme kuvvetlerinin değişimi araştınlmıştır. İncelenen binalarda malzeme olarak BÇIII Betonarme Çeliği ve BS20 beton sınıfı kullanılmıştır.

ı ı

---1

ı ı

1 ı

ı ı

:25/3oo +300122_ 1300/25 poo12�. t 25/300 _

ı ı

\25/3oo_ +300/22_ � 300/25 poo/2� t __15/300 \ ı

+-25/300

ı ı

1 ı ı --+- -- +--

600

ı ı 1 1 ı ı L-- .1-- -l._

600

25/300

1 ___,

Beton Sınıfı BS20

Hesap Basınç Karakteristik Basınç Dayanımı Dayanımı fcd 2 2 fck(N/mm ) ( N/mm ) 20

Elastisite Modülü 2 (N/mm ) 28500

Tab1o2. Donatının Mekanik Özellikleri o C) C) (Y)

Çelik Sınıfı

C) C) \Ü

BÇIII

Hesap Basınç Karakteristik Dayanımı Akma Dayanımı 2 2 fyd( N/mm ) fyk(N/mm ) 420

365

Elastisite Modülü 2 (N/mm ) 200000

Betonaıınenin yoğunluğu 25 kN/m3 olarak alınmış ve poisson oranı u=0.2 olduğu malzemenin homojen ve izotrop olduğu varsayılmıştır. İncelenen binaların ı. derece deprem bölgelerinde bulunduğu ve kullanım amacının konut veya işyeri olduğu kabul edilmiştir.

ı ı C) C) ı ı \.Ü ı L-- .1 -·-·_j 3600 ı 600 ı 600 -

000

Tablo 1. Beton un mekanik özellikleri

ı ı

l�ablo 1- Tablo2' de sırasıyla kullamlan beton donatının mekanik özellikleri verilmiştir.

o C) \Ü

C) C> \.Ü

1.2. Çalışmada Geçerli Olan Varsayımlar

o o \.Ü

ı � 25/3--400-ı:-- � - - � - ı 25/300 ı

3000

Şekil 2. Perdelerin plandaki yerleşimi (Tip 2)

r--T--ı---r--T--ı ı

NOT Ofçüler cm cinsindendir.

Bu çalışmada her iki doğrultuda; 500 cm x 30 cm en kesidi 4 'er perdeli 300 cm x 25 cm en kesith 8 'er perdeli 250 cm x 30 cm en kesith 8 'er perdeli 200 cm x 25 cm en kesith ı2'şer perdeli yapılar incelenmiştir. Bunlara ait tipik iki kat planı aşağıda verilmiştir (şekil ı), (şekil 2).

NOT: Ölçüler cm cinsindendir.

Şekil 1. Perdeleıin plandaki yerleşimi (Tip 1)

�en Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasında Kesme Kuvveti Dağrlımına Etkisi

H.Kasap, V .Akyüncü

II. BETONARME TAŞIYICI SİSTEMLER

Birinci derece deprem bölgelerinde yapılan çok katlı binalarda, toplam yatay kuvvetin bir ya da iki

Yatay yük taşıyıcı sistemler genellikle çerçeve, perde ve

perdeyle karşılanmaya çalışılması durumunda, bu

bu ikisinin beraber bulunmasından oluşurlar. Bunun

perdelere gelen yatay kuvvetlerin büyük olması

yaronda perdeler bağ kirişleri ile birbirine bağlanan

sebebiyle bu perdeler

boşluklu veya boşluksuz türden olabilir.

büyüyecek ve özel önlemler almak gerekecektir. Bu

için yapılacak temellerde

nedenle bu tür tasanından kaçınılmasında fayda Taşıyıcı sistemler, özellikle kullanış amaçlarına göre çok

vardır

çeşitli olarak ortaya çıkar. Ülkemizde bina türünden

[ 7 ].

birleştirilmesi ile ortaya çıkan taşıyıcı sistemler yaygın

II.3. Perdeli Çerçeveli Taşıyıcı Sistemler

olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada perdeli çerçeveli

Yapı yüksekliği arttıkça yalnızca çerçevelerden oluşturulan

taşıyıcı sistemler incelenmiştir.

taşıyıcı sistemler, yatay yükler altında hem iç kuvvetler ve

yapılar

için

çerçeveli,

perdeli

ikisinin

hem de yer değiştirmeler bakımından istenen koşulları

11.1 Çerçeveli Taşıyıcı Sistemler

perdenin yardımı olmadan sağlayamazlar.

Kiriş ve kolonlann meydana getirdiği en basit çok

Yatay

serbestlik dereceli taşıyıcı sistem düzlem çerçeve olarak

kullanılırlar.

göıiilebilir. Çerçeve için yapılacak en basit modelde,

başına

kirişleri

konsol kiriş

bağlayan

yapının kat

kütlesiz

kütlelerinin döşeme

olduğu kabul kirişlerin

koloruann

edilir.

oldukları

seviyelerinde toplu

varsa

seviyesinde toplu

taşınmasında

Yüksek

bir

düşünüldüğünde

bağ

Bu durumda elastik kolon ve

oluşturduğu ve her kat

yüklerin

perdeler

yapıda

bulunan

yatay

yükler

çerçeve

kolonları

ile

etkileşiırri

Etkiteşim kuweti ,

yere rijit olarak bağlı olduğu da y apılan diğer önemli bir kabuldür.

ll.2. Perdeli Taşıyıcı Sistemler

yüklerin karşılanmasında çerçevelerle

beraber veya yalnız başlanna kullanılırlar. Perde tek konsol bir kiriş davranışı gösterir. Tek başına

duran bir perdede narin olması nedeniyle yanal stabilite içinde

bulunan

perdenin

yanal

de,

sistem

stabilitesi

kat

döşemelerinin rijitleştirici etkisi ile sağlanır. Perdeler; yatay yüklerden oluşan eğilme momenti, kesme kuvveti yanında

düşey

yüklerden

meydana

gelen

normal

kuvvetlerin etkisi altındadır. Yatay kuvvet taşıyıcı perdeler için planda uygun yer seçiminde dikkat edilmesi gereken, aşağıdaki üç kural

verilebilir.

kadar

perdeleri

binamn

çevresine

"f'lf/1/ll/

(b) Perde. E�lme tipi şekil de�ştinne. (c) Perde - Çerçeve Sistemi.

yerleştiııneye çalışmak gerekir.

_J.

(a)

En büyük bumlma rijitliğini sağlamak için, mümkün olduğu

altında

bir

içinde

nedeni

ile

moment diyagramları bir konsolunkinden farklıdır (şekil3).

boy değiştirmedikleri varsayılır. Yapının mesnetlerinde

sorunu ortaya çıkarabileceği düşünülürse

tek

kirişleri veya bu işlevi yapan döşeme elemanı

yatay yer değiştiııne yapabildikleri ve düşey doğrultuda

başına

olarak

perde,

gibi davrandığı halde, taşıyıcı sistem

kütlesi bulunan bir çerçeve oluşur. Genellikle kolonların

Perdeler yatay

etkili

Mümkün olduğu kadar fazla düşey yük, perdeler tarafından temele iletilmelidir. Bu sayede perdelerde daha az eğilme donatısı kullamlacaktır. Perdelerde oluşan devrilme momentlerini daha kolay bir şekilde

Şekil 3. Perde ve Çerçevenin Etkileşimi

temele taşıtmak mümkün olacaktır.

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasına. Kesme Kuvveti Dağıluruna Etkisi H.Kasap, V Ak.)ıJn::

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Bu fark etkileşimi sağlayan elemanların önem derecesi ile değişir.

Perdelerin

birleştirilmesi sonucu

kirişleri

birbirlerine

bağ

elde

yatay

edilen

yük

ile

taşıyıcı

elemanlara boşluklu perde adı verilir. Perdeler, çerçeve ile beraber olduğu durumda, perdelerin rijitlikleri fazla ol duğu için,deprem

veya

rüzgardan

oluşan

yatay

yüklerin

tamamına yalan rniktannı karşılarlar. rdeler önemli pe a kç ttı ar ri le lik ek ks yü in ler tem sis ıcı Taşıy ında ka t yer alt r kle yü tay Ya . ar çık a tay or rak ola n ma ele bir bazı an ınd ım bak ası nim ndı ıria sın rin ele ıın işti değ ır. durumlarda perdelerin kullanılması zorunlu olmaktad Kolonların

peidelerin

yükler

altında

davramşları

oldukça farklıdır. Perdeler büyük atalet momentleri ile kolonlara göre daha rijit o lduklanndan yer değiştiıınelerin

m. KOLON BOYUTLARI

�

Perdeli çerçeveli s stem.lerde yatay yüklerden oluşat . kuvvedennın büyük bir kısmın1n perdelei kesme tarafından alındığı bilinmektedir. Bu nedenle

yönetmeliğin

izin

boyutlandırılması

verdiği yeterli

minumum olmaktadır.

nedenle,

yüksek

katlı

binalarda

hem

Ac>N dmax10.5fck

(1)

bağıntısı ile verilmektedir.

incelenen bir katı için ayrı ayrı yukarıdaki bağmt hesap edilmiş ve sonuçlar Tablo3 �e

Köşe kenar ve ortadaki kolonların en kesitleri, binalann her kullanılarak verilmiştir.

güvenliği

arttıırnak hem de yer değiştiııneleri sınırlandırmak için perdeli çerçeveli sistem kullanmak daha uygun olacaktır.

Tablo 3. ineelen Binalardaki Kolon Boyutlan

Katın Yeri

Kolon Yeri

10,9

Her yer

8 7

Köşe Kenar Orta Köşe Kenar

8 Katli Bina Için

30/30

35/35

30/30 30/30

30/30

30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30

Orta Köşe Kenar Köşe Kenar Orta Köşe

1 O Katlı Bina Için

6 Katlı Bina Için

Orta Köşe Kenar Orta Köşe Kenar Orta Köşe Kenar

Orta 2

Seçilen Kolon Boyutu (cm/cm)

30/30

30/30 40/40 30/30

30/30 30/30 35/35 30/30 30/30 40/40

35/35 45/45 30/30 40/40 50/50

30/30 35/35

30/30 40/40

35/35 30/30

45/45 30/30

50/50

30/30 40/40

40/40

30/30 40/40

50/50

55/55

30/30

30/30 40/40

35/35 45/45

50/50

60/60 35/35

35/35 45/45 30/30

Kenar

40/40

30/30 40/40

Orta

50/50

55/55

ölçülerde Deprem

yönetmeliğinde kolonların brüt en kesit alanlan ile ilgili

sınırlandırılmasında daha etkileyici bir taşıyıcı elemamdır. Bu

kolonlam

45/45 60/60

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasında Kesme Kuvveti Da�dımına Etkisi H.Kasap, V.Akyüncü

IV. KAT AGlRLIKLARI

S(Tı)

Döşeme ağırlığı, kolon ağırlığı, perde ağırlığı, duvar ağırlığı, hareketli yük hesaba katılarak kat ağırlıklan ayrı ayrı hesaplancrruştrr. Burada

binalar

mesken

veya

işyeri

olarak

edildiğinden hareketli yük katılım katsayısı

n=0.3

kabul

ı ı 1 ı ı ı 1 ı

olarak

alınmıştır. Birim boydaki

kN/m

ağırlığı,

duvar

olarak alınmıştır. Burada

0.75x0.20x12.5=1.875 %25 kapı ve pencere

boşluğu kabul edilmiştir.

1. o

ı ı ı ı ı ı

Binalarda perde boyutu oranının değişmesiyle bütün binaların toplam ağırlıkları ayrı ayrı hesap edilmiştir.

V. DEPREM YÖNETMELiGiNE GÖRE YATAY

YÜKLERİN HESABI

'de Resmi

Bölgelerinde

Yapılacak

Binaya etkiyen deprem yükleri Gazetede

yayınlanan Hakkında

Yapılar

"Afet

Eylül

Yönetmelik" hükümlerine

olarak hesaplanmıştır.

uygun

ivme

spektrumu'

ı ı

�I

0.9

Göz önüne alınan deprem doğrultusunda tasarım deprem

yükü (W),

yer

çekim

ivmesi

olarak kullanılmak üzere, Bina Toplam Ağırlığı Spektral ivme katsayısı

A(T1), Deprem

Yükü

Azaltına Katsayısı Ra' ya bağlı olarak binanın tümüne

sönüm oranı için elastik Tasarım nun

�

Şekil 4. Spektrum katsayısın1n yapı periyoduna göre değişimi

Deprem yüklerinin belirlenmesi için esas alınacak olan

o/o5

S(Tı)=2Xhlfı)0.8

0.2

V.l. Spektral ivme katsayısı ve tanım olarak

ı ı ı ı ı ı ı ı ı ı ı ı

etkiyen "Toplam Eşdeğer Deprem Yükü",

g'ye

bölünmesine karşı gelen ;

Vı,

Vr=W .A.(T ı)!Ra

Spektra] ivme katsayısı, A(T 1),

(4)

bağıntısı ile hesap edilmiştir.

(2) Burada deprem yükü azaltına katsayısı Ra, bağıntısı ile verilmektedir.

sistem davranış katsayısı

taşıyıcı

ve doğal titreşim periyodu

T'ye bağlı olarak, Burada, Etkin Yer İvınesi Katsayısı, l.Derece Deprem

Bölgesı için, Ao=0.4 olup Bina Önem Katsayısı, konut

Ra== (1+1.5T/TA)/ (1+(2.5/R-l).T.TA)

(O<f<TA)

(5.a)

R=Ra

(T>TA)

(5.b)

ve işyeri için, I=l alınmıştır. Eşdeğer

deprem

yüklerinin hesabına

esas spektrum

bağıntılarıyla belirlenmiştir.

katsayısı S(Tı), yerel zemin koşullarına ve bina doğal periyodu T'ye bağlı olarak; S(Tı)=l + 1.5T/T A

Taşıyıcı

O<r<rA

(3.a)

Sistem

yüklerinin,

Davranış

çerçeveler

ile

Katsayısı boşluksuz

(R)

, bağ

deprem kirişli

perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar için S(Tı)=2.5

(3.b)

alınmış tır.

S(Tı )=2.5(T'8/T1)0·8

Toplam Eşdeğer Deprem Yükü

(3.c)

(6)

edilerek bina katiarına dağıtılmıştır.

bağıntıları ile veriln1ektedir (şekil 4). Bina doğal periyodu STA4-CAD bilgisayar programı ile binanın dinamik hesabı sonucunda bulunmuştur.

R=7

bağıntısı ile hesap

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçe\e �':n'">o. Kesme Kuvveti Dağılımına H.Kasap, V ·*' .

...

VI. KAT KESME KUVVETi NİN PERDE VE ÇERÇEVELER ARASINDA DAGll.lMI w

i.kata gelen deprem yatay yükü, Fi==Vr

(wi .hi) 1 L

Wj .hi

Deprem yönetmeliğine göre yatay yüklerin hes1: STA4-CAD programı kullamlarak yapılmıştrr. 6,8 \'e. katlı binaların X ve Y yönlerindeki kat kesme kuvveti� ise ayrı ayrı bulunmuştur. Örnek olarak 8 katlı bina.:- elde edilen sonuçlar Tablo 4' te verilmiştir.

(6)

bağıntılarıyla hesap edilmiştir. Burada;

wi .hi ==w1h1 hesaplamr.

wıh2

W3 h3

. .. . . . .

Wn hn

olarak

Tablo 4. Sekiz Katlı Yapıda Kat Kesme Kuvvetlerinin Boşluklu Perdelere ve Kolonlara Dağılımı ( y yönünde) Deprem Ooğrultusu:Y

Tip No

Perde Boyut Oranı

Kat Adedi

Katın Yeri

T ip1

(25x300)8

Kat Kesme Kuweti (k N)

Boşluklu Perdelerin Aldığı Toplam Kesme Kuweti

Kolonların Aldığı Toplam Kesme Kuweti

0/o

Miktar (kN)

o/o

2 4 13,28

2035,40

84,00

377,88

16,00

4532,4 1

4 185,30

92,00

347,1 1

8,00

6343,8 1

5638,40

89,00

705, 4 1

11,00

7854,21

6885,80

88,00

968,41

12,00

9066,21

7535,60

83,00

1530,61

17,00

9978,04

7979,60

80,00

1998,4 4

20,00

10587,12

9 180,00

87,00

1407,12

13,00

10891,54

9810,50

90,00

108 1,04

10,00

Miktar (kN)

Tablo 5. Sekiz Katlı Yapıda Kat Kesme Kuvvetlerinin Perdelere ve Kolonlara Dağılımı (x yönünde) Deprem Ooğrultusu:X

Tip No

Tip 1

Perde Boyut Oranı

Kat Adedi

(25x300)8

Katın Yeri

Kat Kesme Kuweti (k N)

Perdelerin AldıQı Toplam Kesme Kuweti Miktar (k N)

Kolonların Aldığı Toplam Kesme Kuweti

Miktar (kN)

24 13,28

1736,70

72,00

676,58

28,00

4532,4 1

3959,30

87,00

573,11

13,00

6343,8 1

5340,70

84,00

1003, 1 1

16,00

7854,2 1

6535,00

83,00

13 19,21

17,00

9066,2 1

7031,70

78,00

2034,5 1

22,00 .

9978,04

7360,80

7 4,00

2617,24

26,00

10587,12

8779,80

83,00

1807,32

17,00

1089 1,54

97 19,00

89,00

1 172,54

11,00

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde Boyut Oranı Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasanda Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi

H.Kasap, V.Akyüncü

Ömekolarak,tipl planı 6,8 ve 10 katlı olarak x ve y doğrultusunda perde-kolon ve boşluklu perde- kolonlara gelen toplam kesme kuvvetlerinin oranlan aşağıda verilmiştir (şekil 5), (şekil 6), (şekil 7), (şekil 8), (şekil 9), (şekil 10).

8 Katlı Bina (Deprem Doğrultusu:X)

100 ��-�� 80 60 ;:;e. 40 20

6 Katlı Bina (Deprem Doğrultusu: Y) 100 �

o�

o boşluklu perde

1 kolon

o� 1

Kat

perde

1 kolon

Kat

ŞekiJ 8.

8 Katlı

binada kesme kuvveti dağılımı oram (x yönünde)

1 O Katli Bina (Deprem Doğrultusu: Y) Şekil 5. 6 Katlı binada kesme kuvveti dağılımı oranı (y yönünde)

1 00 ıl'ft---====---·· :7trl"� --��' ��

ao �----��-

6 Katlı Bina (Deprem Doğrultusu:X)

!1 1

�

o perde

1 kolon 1

40 20

_____

Kat

o 3

4 Kat

7 8

Kat

ao ,��-�·��:��-��tr��

6Q .6�:'

60 �40 20

o 1

O+-��

2 3 4

6 7 8

perde kolon

9 10

Kat

6 7 8

Şekil 10. 8

1 O Katlı Bina (Deprem Doğrultusu:X)

1 kolon

!kil 7.

------

o boşluklu perde

boşluklu perde

1 0 Katlı binada kesme kuvveti dağılımı oranı (y yönünde)

Şekil 9.

8 Katlr Bina (Deprem Doğrultusu:Y)

1 kolon

�ekil 6. 6 Katlı binada kesme kuvveti dağılımı (x yönünde)

*'50

�----. --

Kath binada kesme kuvveti dağıhmı oranı (y yönünde)

1 O Katlı binada kesme kuvveti dağıh mı oranı (y yönünde)

Perde Boyut Oran• Değişiminin Perdeler Ve Çerçeve Arasında Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap, V.Akyüncü

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

VII. SONUÇ

[5] TS498 "Yapı Elemaniann Boyutlandınlmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri" Türk Standartları Enstitüsü, Ankara , 1987 [6] TS500, "Betonaıme Yapılann Hesap ve Yapım Kuralları", Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1985 [7] Celep Z., Kumbasar N., "Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı", Beta Dağıtım, İstanbul, 2000 [8] Atmaca A.İ., "Mevcut Betonarme Binaların Deprem Etkisindeki Davramşının Değerlendirilmesi", Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Kütüphanesi, İstanbul, 1993 [9] Bıçakçı H., "Perdeli-Çerçeveli Sistemlerde Oluşan Depremden Kat Kesme Kuvvetlerinin Dağılımının incelenmesi" Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Kütüphanesi, Sakarya, 2000

Birinci derece deprem bölgesinde ve en elverişsiz zemin koşullarında bulunan yatay yüklerin etkisi altındaki konut veya işyeri tipi yapılarda yapılan araştıınıalar neticesinde aşağıda verilen sonuçlar elde edilmiştir. Depremden dolayı oluşan toplam kat kesme kuvvetleri x ve y yönünde olmak üzere incelenmiştir. Kat kesme kuvvetinin; y yönünde boşluklu perde ve kolonlara dağılıını ile x yönündeki perde ve kolonlara dağılınu araştınlmıştır. Boşluklu perdenin bulunduğu yönde daha fazla kat kesme kuvveti etkidiği görülmüştür. Burada boşluklu perdeli-çerçeve sistem seçiminin daha uygun olduğu görülmektedir. Ayrıca, az sayıda büyük en kesidi perde kullanmak yerine, aynı toplam perde alanınma sahip fazla sayıda küçük en kesith perde seçilmesi durumunda, perdelerin daha fazla kesme kuvveti aldığı görülmüştür. KAYNAKLAR

[ 1] Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, Ankara, Eylül, 1997 [2] Kasap H., Yelgin A.N., Özyurt M.Z., "Kiriş Rij idiklerindeki Değişimin Perde ve Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvvetine Dağılımına Etkisi", GAP 2.Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, Harran Üniversitesi Yayınları, No:4,21-23 Mayıs 98. [3] İspir M., "Deprem Etkisindeki Çerçeve Yapıların Tasanınında Eşdeğer Deprem Yükü Yönteminin Güvenilirliği'', Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Kütüphanesi, İstanbul, 1997 [4] Akkaya Y.,"Deprem Kuvvetlerine Karşı Betonarıne Perdelerin Davranışı ve Boyutlandırılması", Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Kütüphanesi, İstanbul,

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa}'l (Mart 2002)

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler ve Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap, M.Özyurt

PERDE EN KESİT ŞEKLİNİN VE PLANDA PERDE YERİNİN DEGİŞMESİNİN, PERDELER VE ÇERÇEVELER ARASINDAKİ KESME KUVVETi DAGILIMINA ETKİSİ

ÖZYURT

Hüseyin KASAP , Muhammet

Özet - Bu çalışmada, deprem etkisindeki konut ve işyeri türü perdeli - çerçeveli yapılarda perde en kesit şekli ve perde yerinin değişiminin perdelere ve kolonlara gelen kesme kuvvetindeki dağılımın üzerindeki etkisi araştırılmıştır.

bütün

kirişlerin

rijitliklerinin

veya

sadece

değişmesi

bağ

kirişlerinin depremde

durumunda

oluşan kat kesme kuvvetlerinin perdeler ve kolonlar arasındaki dağılımını nasıl bir değişim gösterdiği incelenmiştir. Kat kirişlerinin veya bağ kirişlerinin rijitliklerindeki değişime bağlı olarak bu dağılımın

Anahtar Kelimeler-Perdeli çerçeveli sistemler, değişik en kesit şekline sahip perdelerde yerinin değişmesi , deprem , kesme kuvveti.

kat

Abstract- In this study ; according to the change of the shape of shear-wall cross seetion and the change of the place of shear-walls in share-wall frame constructions those are used as house or office, the total shear forces occuring on columns and shear-walls is researched.

Bibioğlu

adetine ve katın yerine göre nasıl etkilendiği

araştırılmıştır.

Uygulayıcılara

önerilerde

bulunulmuştur.

C.,

çerçeve

çalışmalarında;

perdelerden oluşan çok katlı yapıların yatay yüklere göre hesabı için daha önce uygulanan yöntemler incelenmiştir.

yöntemlerde

malzemeden yapılıruş kat

lineer

elastik

d öşemeleri düzlemler

içinde sonsuz rijit olan ve burulma yapmayan çok katlı yapıların yatay yüklere göre hesap konusu

Key Words- share-wall-frame constructions, change of the place of shear-walls having different cross seetion shapes, earthquake, shear force

incelenmiştir. Daha soma aynı kabullere dayanan fakat burulma yapan çerçeve ve perdelerden oluşan çok katlı yapıların hesabı incelenmiştir Ayrıca bu çalışmada çerçeveli, perdeli sistemleri ve depreme dayamklı

yapı

tasarımı

hakkında

özet

bilgi

veri Imiştir.

I. GİRİŞ •

Gençay I., çalışmalarında; 1998' de yürürlüğe

1.1. Problemin Tanımı: Yüksek

yapılarda,

giren

deprem

etkilerinin

yüksek

önemli

yüklere

karşı

emniyetini

yönetmeliğinde

perdeler için

süneklik

düzeyi

tanımlanmış olan tasanın

eğilme momenti hesabı ile ilgili bir araştırına ve

olduğu 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde yapının yatay

deprem

paramettik

sağlamak

bir

inceleme

yapılmıştır.

Sunulan

günümüzde üzerinde çalışılan önemli konulardan

değişik bir öneri moment diyagramları arasında en

biridir.

uygun ve güvenli olamn seçimi ile yönetmelikte önerilen tasarım moment diyagramına bir alternatif

Bu çalışmadaki amaç, deprem etkisindeki konut ve

sunmak amaçlanmıştır.

işyeri türundeki perdeli - çerçeveli yapılarda perde en

kesit

şekli

değişiminin

perde

yerinin

Akkaya Y., çalışmalarında;

değişmesiyle perdelere ve kolonlara gelen kesme

yatay kuvvetleri

taşımada perdelerin önemi üzerinde durulmuştur.

kuvvetindeki dağılımın değişimini araştırmaktır.

Perdeli sistemler, perdelerin boyutlandırılması

Bu konu ile ilgili çalışmalardan bir kısmı şöylece

ile

ilgili çıkan problemler ayrı mım kolaylaştırmak için

özetlenebilir:

çeşitli

sınıflandırmalar

yapılarak

incelenmiştir.

M.Z.,

Bunun1a birlikte perdelerin davranışında sadece

çalışmalarında; taşıyıcı sistemi perdeli çerçeveli

yatay kuvvetlerin etkili olamadığı gösterilmiştir.

veya boşluklu perdeli ve çerçeveli olan binalarda

Deprem kuvvetlerine karşı perdeleri modellernek

Kasap

H.,

Yelgin

A.N.,

Özyurt

için önemli kriterler, yapılan kabuller ve ayrıca

H.�asap, SA.Ü. Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Adapazan

M.Ozyurt, Bağlar M ah. Türbe Cad. 89. Sok. Birlik Siresi B3/6 Erenler- Adapazan 59

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesini n, Perd

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Dağılımına [ H.Kasa p. t�

Çerçeveler Arasındaki K es me Kuvveti

6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

verilen bağıntıdaki Hakkında Yönetmelikte' minimum sınıra en yakın değerde olacak şekilde seçilmiştir. Bu yapılarla ilgili olarak kiriş ve bağ kiriş boyutları 25 1 60 cm olarak alınmıştır.

boyutlama yapıp proje mühendisinin sağlamayı amaç edineceği üç kriter, rijit dayanım ve süneklik incelenmiştir. 1.2 Çalışmanın Amaç ve Kapsamı

Bu çalışmada, deprem etkisindeki konut ve işyeri tüıiindeki perdeli - çerçeveli yapılarda perde en kesit şeklinin ve perde yerının değişiminin perdelere ve kolonlara gelen kesme kuvvetindeki dağılım üzerindeki etkisi incelenmiştir.

İncelernede bütün planlarda her iki doğrultuda aks sayısı, aks açıklıkları ve her plandaki toplam perde alanı sabit tutulmuş olup perde en kesit şekilleri, ve plandaki perde yerleri değiştirilmiştir. Bu durumda 3 ayrı plan olarak tasarlanan 4, 5, 6 ve 8 katlı olmak üzere 12 ayrı tipte bina göz önüne alınmıştır.

Çalışmamn amacı perdeli-çerçeveli yapılar için en uygun perde yerini tavsiye etmektir.

İncelenen binalarda malzeme olarak BS20 beton sınıfı ve BÇIII Betonanne çeliği kullamlmıştır.

İncelenen yapılarda kat yüksekliği 3 metre, aks açıklıklan 5 metredir. Seçilen kolonlar kare kesith olup boyutları 'Afet Bölgerinde Yapılacak Yapılar

Perde en kesit tipleri L ve T tipi olmak üzere Şekil 1 'de verilmiştir.

) ' ... 1

l.�o;.ı,.l

i ��·-··-··-" ıl

•

• '

' ı

f ' '

···--

.........

···-

.. .

•

___ .. ...

-�. ... ........ .

TiPi PERDE Şekil

T TiPIPE�DE

Perde en kesit tipleri

İncelenen perde yerleşim tipleri aşağıda verilmiştir (Şekil 2). -'"o�-- ·-

r 1:)---- �1

ı.ı; ıı...

- ..

ı D: . . . .

•

-..�:..

..ı

·· q. ::·.

...

'i .

:: �j

�cr:...

. -�\..1. _;::. �.; ··c . ..

:; fi

' . .:�0;.:;...

:.=ı

...... . :: 7-

��i

·r

·a� .... ..

,..li LJ '

·�

.. -tr"'..... --...:.--- a . ; :·..•_..

1 1 !�

1 "

.. li_ � - -----� •.

a) Tipi

. .L ı::t"'

......... ··

� _t_ =._ ; .. 1

•

·=ıı J

Tip2

Şekil 2. Perde yerleşim tipleri

·--�':':.(l

:, •

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler ve

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağıhm1na Etkisi H.Kasap, M.Özyurt

düzenlenmesinde, kullanma durumuna ve göçme durumuna ait koşullann sağlanması, yüklerin en kısa yoldan zemine iletmesi ek zorlamalarının oluşmasının önlenmesi ve öz ağırlığın mümkün olduğu kadar azaltılması gerekir. Bu sayede beklenen fonksiyonunu yapabilen ve ekonomik olan bir yapı oluşturmak mümkün olur.

1.3. Çalışmada Geçerli Olan Varsayımlar Tablo

Setonun Mekanik özeJiikleri:

sınıfı

Karakteristik Basınç Dayanımı Fck(N/mm2)

Hesap Basınç Dayanımı Fcd(N/mm2)

Elastisite Modülü (NImm ı)

B S 20

28500

Ülkemizde bina türünden yapılar için çerçeveli, perdeli ve her iki sisteminde birleştirilmesiyle ortaya çıkan taşıyıcı sistemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sınıflandırma, söz konusu taşıyıcı sistemlerin yatay yükler altında şekil değiştirme biçimleri göz önünde tutularak yapılmıştır. Çerçevelerin şekil değiştirrnesinde kayma modu etkindir. Burada katlar arasındaki relatif yer değiştirme sadece o kattaki kat kesme kuvvetine bağlıdır. Perdeler ise eğilme modu etkin olan bir şekil değişimi gösterirler (Şekil3 ).

Beton ' !

Tablo 2 . Donatının Mekanik özellikleri:

Sınıfı

Karakteristik Akına Dayanımı Fyıc(N/mm2)

Hesap Basmç Dayanımı Fyd(N/mm2)

Elastisite Modülü (N/mın2)

BÇIII

420

365

200000

Çelik

İncelenen binalann 1. Derece deprem bölgelerinde bulunduğu ve kullanım arnacının konut veya işyeri olduğu kabul edilmiştir. Betonannenin yoğunluğu 25 kN/m3 olarak alınmıştır. Poisson oranı v = 0.20 olup malzeme hoınojen ve izotrop kabul edilmiştir.

Etkileşim Kuvveti � �

......

� ,

�

•

� ""' �

Çalışmada incelenen binalarda ön boyutlandnına sonucunda seçilmiş olan kolon boyutları Tablo 3 'te verilmiş tir;

_; � �

�

�.

� � .......

Tablo 1. Betonun Mekanik özellikleri:

Kat Adedi 4

Katın Yeri

1 Sexilen Kolon Bo�tu �cm1cmll

30130

40140

50150

30130

40140

50150

30130

40140

50150

60160

30130

40140

50150

60160

70/70

_,_

a) Şek11

Perde ve çerçevenin etkileşimi

a) Rijit çerçeve Kayma tipi şekil değiştirme b) Perde Eğilme tipi şekil değiştirme c) Perde- Çerçeve sistemi

11.1. Çerçeveli Taşıyıcı Sistemler

Kirş ve Kolonların meydana getirdiği en basit çok serbestlik dereceli taşıyıcı sistem düzlem çerçeve olarak görülebilir. Çerçeve için yapılacak olan en basit modelde kirişleri bağlayan kolonların kütlesiz oldukları ve yapının kat kütlelerinin döşeme seviyelerinde toplu olduğu kabul edilir. Bu durumda elastik kolon ve kirişlerin oluşturduğu ve her kat seviyesinde toplu kütlesi bulunan bir çerçeve oluşur. 11.2. Perdeli Taşıyıcı Sistemler

Perdeler yatay yüklerin karşılanmasında çerçevelerle beraber veya yalnız başlarına kullanılırlar. Perde tek başına konsol bir kiriş davramşı gösterir. Yatay yük göre doğrultusuna simetrik olarak perdelerden oluşturulmuş bir taşıyıcı sistemde perdelerin relatif rijitliklerinin tüın yapı yüksekliğince sabit kalması durumunda her bir perdenin katlarda kat kesnıe

II. TAŞIYICI SİSTEMLER

�aşıyıcı sistemden, kendi ağırlığı başta olmak üzere, tkiyen yükleri karşılayarak bunları mesnetlendiği zemine �üvenli bir şekilde iletmesi beklenir. Taşıyıcı sistemin

Perde En Kesit Şeklinin v e Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler

SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002 )

Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap,

kuvvetinden alacağı pay, o perdenin o kattaki perdeler ile boşluklu perdelerin rijitlikerine göre relatif rijitliğine bağlıdır.

M.Özyurt

ID.l Spektral ivme katsayısı Deprem yüklerinin belirlenmesi için esas alınacak olan ve tarnın olarak %5 sönüm oranı için elastik tasanın ivme

Kolonlarla

perdeler

kıyaslanırsa,

rijitlikleri

perdeler

nedeniyle önemli bir eğilme momenti taşıdıkları halde, taşıdıkları normal kuvvet o kadar büyük değildir. Bu neden1e kesitlerinde eğilme momenti hakimdir. Özellikle bu durum perdenin temellerinde

bir problem olarak

ortaya çıkar. Komşu kolonlan da içine alan ve bu suretle nornıal kuvveti artıran büyük perde temeli yapılması gerekebilir. Sonuç olarak, perdelerin temelinde yeterli normal kuvvetin sağlanması ve her kat döşemesinden

spekrumu 'nun yer çekim ivmesi g' ye bölünmesine karşı gelen Spektral ivme kat sayısı, A(T1); A(T1)

arasında gerekli bağın oluşturulması önemlidir.

arttıkça

yalnızca

Burada) Etkin yer İvınesi katsayısı Bölgesi için A0

çerçevelerden

deprem

yüklerinin

S(Tl) =ı+ 1 .5T 1 TA

S(T1)

yüklerin taşınmasında perdeler etkili olarak kullamlırlar. bulunan

0.40 olup Bina Önem Katsayısı

hesabına

esas

spelctrwn

periyodu T' ye bağlı olarale

koşulları perdenin yardımı olmadan sağlayamazlar. Yatay yapıda

1. Derece Deprem

1. 00 olarak alınmıştır.

kuvvetler ve hem de yer değiştirmeler bakımından istenen

bir

( 1)

katsayısı S(T 1), yerel zemin koşullarına ve bina doğal

oluşturulan taşıyıcı sistemler, yatay yükler altında hem iç

Yüksek

Ao I S(Tı)

Eşdeğer

11.3. Perdeli Çerçeveli Taşıyıcı Sistemler yüksekliği

bağıntısı ile verilmektedir.

yatay kuvvetlerin alınabilmesi için döşeme ile perde

Yapı

perde,

tek

S(Tı)

başına

düşünüldüğünde yatay yükler altında bir konsol lririş gibi

2.5

(2.b)

ı 0·8 2.5 CfsiT )

(2.c)

(2.a)

O<T<rA

bağıntıları ile verilmektedir.

davrandığı halde taşıyıcı sistem içinde bağ kirişleri veya bu işlevi yapan döşeme elemanı varsa çerçeve kolonları ile

etkileşimi

nedeni

moment

ile

diyagramlan

bir

S(Tı)

konsolunkinden farklıdır. Bu fark etkileşimi sağlayan elemanların önem derecesi ile değişir.

birbirlerine

Perdelerin

birleştirilmesi sonucu elde

bağ

kirişleri

ile

edilen yatay yük taşıyıcı

elemanlara boşluklu perde adı verilir. Perdeler çerçeve ile beraber

olduğu

durumda

perdelerin

rijitlikleri

1 0·8 S(Tl )=2.5(TıJT )

fazla

olduğu için deprem veya rüzgardan oluşan yatay yüklerin tamaımna yakın miktarını karşılar. Kolonların

perdelerin

yükler

10 altında

davramşlan

T Şeki14. Spektrum katsayısının yapı periyoduna göre değişimi

oldukça farklıdır. Perdeler büyük ataJet momentleri ile kolonlara

göre

daha

rijit

olduklarından

yer

değiştirmelerin sınırlandırılmasmda daha etkileyici bir

Binamn

taşıyıcı elemanıdır. Bu nedenle, yüksek katlı yapılarda yapıyı

emniyete

almak

yer

doğal

periyodu,

İDE

STATiK

Bilgisayar

programı ile dinamik hesap sonucunda bulunmuştur.

değiştirmeleri

sınırlandırnıak için perdeli çerçeveli sistem kullanmak

Göz önüne alınan deprem doğrultusunda tasanın deprem

daha uygun olacaktır.

yükü olarak kullanmak üzere Bina Toplam Ağırlığı Spektral ivme katsayısı A(T1)

Bu çalışmada perdeli çerçeveli taşıyıcı sistem

(VI)

Deprem Yükü azaltına

katsayısı Ra' ya bağlı olarak binanın tümüne etkiyen

kullanılmıştır.

'Toplam Eş Değer Deprem Yükü', Vt

Yı= W. A.(T1) 1 Ra

m. DEPREM YÜKLERİNE GÖRE YATAY ••

bağıntısı ile hesap edilmiştir.

•

YUKLERIN HESABI

Binaya etkiyen deprem yükleri 2 Eylül 1997 'de Resmi gazetede 'Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik'' hükümleri göre düzenlenmiştir.

(3 )

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002)

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler ve Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımana Etkisi H.Kasap, M.Özyurt

Burada deprem yükü azaltına katsayısı Ra, taşıyıcı sistem davramş katsayısıR ve doğal titreşim periyodu T'ye bağlı olarak , Ra=1.5

(R-1.5)

R=Ra

(O<T<TA) (T>TA)

T 1 TA

(4.a) (4.b)

bağınhlanyla belirlenmiştir. Taşıyıcı

Sistem

Davranış

Katsayısı

deprem

yüklerinin, çerçeveler ile boşluksuz ve bağ kirişli perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar içinR = 7 alınmıştır. Toplam Eş Değer Deprem Yükü

( 3

) bağıntısı ile

hesap edilerek bina katiarına dağıtılmıştır.

•

IV. KAT KESME KUVVETININ PERDE VE ÇERÇEVELER ARASINDA DAGILIMI Depremden

dolayı

oluşan

toplam

kat

kesme

kuvvetleri kesit alanı aynı fakat plandaki yeri farklı olan ve kesit şekli değişik olan perdelerin kesme kuvvetlerinin kat kesme kuvvetine göre yüzde olarak değişimi araştınlmıştır. Bu araştuına 4, 5,

6 ve 8 katlı

olan, perdeli-çerçeveli taşıyıcı sisteme sahip konut ve işyeri türundeki yapılar için yapılmıştır. İncelenen binaların deprem yönetmeliğine göre mod birleştiın1e yöntemi ile çözümleri yapılmış ve kat kesme kuvvetinin kolonlar ve perdeler arasındaki dağılımı hesaplanmıştır. Aşağıda örnek olarak

6 katlı binada 3 ayrı perde

yerleşim tipi için kat kesme kuvvetinin perde ve kolonlardaki dağılımı Tablo 4, 5 ve 6 'da verilmiştir. Ayrıca; ele alınan 4 katlı, 5 katlı, örnek

binalar

için

her

üç

6 katlı ve 8 katlı

perde

yerleşim

tipi

durumunda kolon ve perdelere gelen kesme kuvvet dağılımlan

grafik

olarak Şekil 5,

6, 7 ve 8'de

verilmiştir.

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler ve

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi

6.Ci1t, l.Sa}'l (Mart 2002)

H.Kasap, M.Özyu rt

. . . uvve ı t Dagı - 1ımı (6 katl ı Bma) Tablo 4. T ı p 1 içın . Kesme K Kat adeti

Katın Yeri

Perdelerin Aldığı

Koleniann Aldığı

Kat Kesme

Toplam Kesme

Kuvveti

(kN)

Miktar

o/o

%ı

993.40

451,60

45.46

541.80

54.54

2073.40

1498.60

72.28

574.80

27.72

3 ı 35.40

1609.60

51.34

1525.80

48.66

3029.40

959.00

31.66

2070.40

68.34

3380.20

1824.00

53.96

ı 556.20

46.04

3458.60

1787.80

51.69

1670.80

48.3 ı

Tablo 5. Tip2 Için Kesme Kuvveti Dağılımı (6 katlı Bina) Kat adeti

Katın Yeri

Perdelerin Aldığ1

Kolonlann Aldığı

Kat Kesme

Toplam Kesme

Kuvveti

(k N)

o/o

Miktar

o/o

927.50

430.50

46.42

497.00

53.58

1929.90

1406.00

72.85

27.15

2866.20

1495.50

52.18

523.90 .

1370.70

47.82

2973.80

1043.50

35.09

1930.30

64.91

3210.70

ı 867.30

58.19

1343.40

41.81

3309.70

1727.90

51.74

1611.80

48.26

Tablo 6. Tip3 Için Kesme Kuvveti Dağılımı (6 kath Bina) Kat adeti

Katın Yeri

Perdelerin Aldığı

Kolonlann Aldığı

Kat Kesme

Toplam Kesme

Kuvveti

(kN)

Miktar

o/o

Miktar

1024.40

474.10

46.28

550.30

53.72

2025.60

1436.20

70.90

589.40

29.10

2994.1o

1440.50

48.1

1553.60

51.89

3003.80

863.70

28.75

2140.1o

71.25

3350.00

ı 696.1o

50.63

1653.90

49.37

3531.60

1748.60

49.51

1783.00

50.49

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler ve

Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağalımana Etkisi H.Kasap, M.Özyurt

Dı;at2

D�

Oktrı

Old:.n

• �

Şekil 5.

� •

b) Tip2 için kesme kuvvet dağıhrru

a) Tip 1 için kesme kuvvet dağıhmı

c) Tip3 için kesme kuvvet dağ1hmı

katlı binada perde ve kolonlarda kesme kuvvet dağıinnlan

. ----··-·-·--·-·-- ... ---

. -· ·---

·--

............

----··

---- ·---·-;

BpıQ!

Oktrı

:�

()

a) Tip I için kesme kuvvet dağılımı Şekil

6. 5

()

b) Tip21ç1n kesme kuvvet dağılımı

aı

c) Tip3 için kesme kuvvet dağılım1

katlı binada perde ve kolonlarda kesme kuvvet dağılımlan

r ı

-------- --ı•

i•

ı ı

�

kXn

()

�

ıı-

_ _

b) Tip2 için kesme kuvvet dağı h mı

a) Tip1 için kesnıe kuvvet dağılımı Şekil 7.

6 katlı

c) Tip3 i çin kesme kuvvet dağılımı

binada perde ve kolonlarda kesme kuvvet dağılımları

81WU�K.MBOOUM(1Po

sıwu �tuJ.SO:ÖUM

t<R

BIWUB�IOAB OOJM�

�

IW ----- --

Dp:rt2

Dkilı

D�

Oldaı

�

a) Tip1 için kesme kuvvet dağılımı Şekil 8.

8 katlı

· --·

·-· -·· ··-

--·ı

- �-·

tW ·--

----·

w �

b) Tip2 için kesme kuvvet dağılımı

binada perde ve kolonlarda kesme kuvvet dağılımlan

) Tip3 için kesme kuvvet dağılımı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Perde En Kesit Şeklinin ve Planda Perde Yerinin Değişmesinin, Perdeler "e Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap,

V. SONUÇ Birinci derece deprem bölgesinde ve en elverişsiz zemin

koşullannda

bulunan

yatay

yüklerin

etkisindeki konut ve işyeri tipi yapılarda

yapılan

araştırmalar neticesinde aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. L tipi perdelerin T tipi perdelere göre daha fazla kesme kuvveti aldığı görülmüştür. Ayrıca L tipi perdelerin köşede planlanması yerine köşeye yakın kenarda planlanması durumunda biraz daha fazla

•

kesme kuvveti aldığı görülmüştür. Buradan, T tipi yerine

L tipi perde kullanmanın

ve perde yerini tam köşe değil de köşeye yakın

KAYNAKLAR [ 1]Afet Bölgelerinde

Yapılacak Yapılar

Hakkında

Yönetmelik, Ankara, Eylül, 1997 [2] Kasap H., Yelgin A. N., Özyurt M. Z., "Kiriş

Rijitliklerindeki

Değişirnin

Perde

Çerçeveler

Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi ", GAP 2. Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, Harran Üniversitesi yayınlan No:4, 2 1-23 Mayıs 1998 [3]Bibioğlu C., "Çerçeveler ve Perdelerden Oluşan Çok Katlı Yapıların Deprem Yatay Yüklere Göre Hesabı İçin Uygulanan Yöntemlerin Araştırılması", Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Kütüphanesi, İstanbul, 1997 [4]Gençay İ., "Deprem Etkisindeki Çok Katlı Yapı Sistemlerinde Perde Tasarım

Momentlerinin Hesabı

İle İlgili Parametrilc Bir İnceleme", Yüksek Lisans Tezi, İTÜ Kütüphanesi, İstanbul, 1995 [5]Akkaya Betonarme

Y.,

"Deprem Perdelerin

Boyutlandınlması",

Yüksek

Kuvvetlerine Davranışı Lisans

Tezi,

Karşı ve

İTÜ

Kütüphanesi, İstanbul [6]Celep Z., Kumbasar N., "Deprem Mühendisliğine

Giriş ve Depreme dayarnldı Yapı Tasarımı", Beta Dağıtım, İstanbul, 2000

t\1.ÖZyurt

Kaynaklı API 51 X65 Boru Hatta Çeliklerinin Kırılma To lduğu

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002) SAU

H.tJzun

KAYNAKLI API 5L X65 BORU HATTI ÇELİKLERİNİN KlRlLMA TOKLUGU Hüseyin UZUN

Ozet - Petrol ve dogal gaz boru hatla rında yaygın

spiral kaynak dikişli olabilecek bu borular, çift fazlı

olarak kulla nıla n ve ta ndem tozaltı kayna k metodu ile birleştirilen API 5L X65 dua l fa zlı çeliğin kırılma to lduğu tespit edilmiştir. Kırılma to lduğu, çentikli üç nokta kullanılarak kırılma tokluğu deneyi belirlenmiştir. Ç entik, hem kaynak dikişinin ortasına hem de ısının tesiri altındaki bölgesi (IT AB) içerisinin içine gelecek şekilde a çılarak deney uygulanmıştır. Her bir nurnuneye gerilim giderme ta vlaması uygulanarak, kırılma tokluğu değerlerinin nasıl etkilendiği değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, gerilim giderme ta vı uygula nmamış ve uygulanmış numunelerde, kaynak dikişinin kırılma told uğ u, IT AB bölgesinin kırılma tolduğundan daha yüksek çıkmıştır.

çeliklerden imal edilmektedirler. Kaynaklı birleştinne ile

�

imal edilen boruların, kaynak dikişi

tesiri altındaki bölgesi (ITAB) sertleşme eğilimi gösterir. Sertleşen

mikro

yapılar,

hidrojen

gevrekleşmesine,

tokluğun azalmasına ve gerilim korozyonu çatıarnalarma oldukça hassastırlar. Bu tehlikeli mikro yapıdan kaçınmak için, çeliğe ya karbon eşdeğerine uygun olarak ön bir tavlama uygulanmalı veya az alaşım elementi ilaveli düşük karbon içerikli çelikler tercih edilmelidir [ 1 , 2]. Yapılan araştınnalara göre, 0.01-0.05 % karbon içeren yüksek mukavemetli çeliklerde, ITAB 'ın sertliğinin ve hidrojen gevrekliği riskinin azaldığı tespit edilmiştir [2]. Özellikle petrol ve doğal gaz boru hatlarında kuilanılmak üzere,

çelikierin

kaynak

kabiliyetini

tokluğunu

arttıırnak için teımo-mekanik kontrollü yöntem ile çift

API 5L X65 çeliğinin kırılma tokluğu, spira l dikişli borular, ta ndem tozaltı kaynağı.

Anahtar Kelimeler

etrafındaki ısımn

fazh çelikler üretümektedir. Bu yöntemde, çelik ostenit

fazında iken kontrollü bir sıcak haddelerne ile mukavemet kazandınlıp, soma su verilerek martenzitik bir yapı elde

Abstract -The fra cture toughness of API 5L X65 dual

edilmektedir.

ferrit

y apısı

ile

martenzitik

adacıklarının bulunduğu bir iğneli yapı elde edilir. Hızlı

phase steel welded by tandem submerged a re welding process, which is used widely petrolenın a nd natural gas pipelines, wa s investigated. The fracture toughness values were obtained using by three point bend fracture toughness test specimens. The notch was machined either in the center of weld meta l or the heat affected zone (HAZ). It was employed stress relief annealing in order to investigate the effect heat treatment on the fracture toughness values. The results show tha t the fracture toughness values of weld metal with both heat treatment a nd non-heat treatment a re higher than that of the heat affected zone. Keywords

Böylece

soğumadan

dolayı

çeliğin

mikroyapısı

incelmekte,

böylece mukavemet ve tokluk artmaktadrr. Düşük alaşım elementleri

karbon

dolayı,

içennesinden

kaynak kabiliyeti de artmaktadır [1,

çeliğin

3, 4].

Bu çalışmada dual fazlı API 5L X65 çelik levhadan, tandem tozaltı kaynak yöntemi ile üretilen spiral dikişli borularm kırılma tokluğu incelenmiştir. Gerek kaynak metalinin edilerek,

gerekse

ITAB 'ın

kaynak soması

kırılma

uygulanan

toklukları gerilim

tespit

gidernıe

tavlamasının kırılma tokluğunu ve mikro yapıyı nasıl etkilediği değerlendirilmiştir.

ll. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

Fracture toughness o f API 5L X65 steel,

sp irall y welded pipeline, tandem submerged are welding.

11.1 Kullanılan Malzeme ve Kayna k Para metreleri

ı. GİRİŞ Doğal gaz ve petrol taşıma hatlarında tercih edilen spiral Doğal gaz

petrol

taşıma

borularında,

dikişli borular, API 5L X65 çeliğinden imal edilmiştir.

sistemin

1016

emniyeti için API 5L standardına uygun sertifikalı borular tercih edilmektedir. Bu standarda göre, boyuna veya

boru çapında ve 12

et kalınlığındaki spiral

dikişli borular, LINCOLN marka tandem tozaltı kaynak makinesi kullamlarak üretilınişlerdir. Kaynak dikişi, ikisi alternatif kutba (AC) ve biri doğru akım kutbuna (DC)

H. UZUN: Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Metal Eğitimi Bölümü, huzun@sakarya.edu. tr

bağlı,

üçlü

elektrot

sistemi

kullanılarak

yapılmıştır.

Kaynaklı APlSI X65 Boru Hatta Çeliklerinin KınJma To1d

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

H.Uz.:-

1150 (OERLIKON) kaynak tozu kullanılnnştrr. Tabi� 2 'de kaynak telinin ve tozunun kimyasal içerit verilmektedir. Kaynak işleminde kullamlan kayna1 parametreleri, her üç elektrot için Tablo 3 & gösterilmiştir.

Kullamlan API 5L X65 çeliğinin spektral analiz sonucunda elde edilen ve API 5L standardına göre olması gereken kimyasal içeriği, Tablo 1 'de verilmiştir. Üçlü elektrot kullanılarak yapılan kaynak işleminde, OE-S2 Mo (OERLIKON) kaynak teli ve bazik karakterli OS Tablo 1.

...

API 5L X65 çeliğinin, spektral analiz sonucunda elde edilen ve API 5L standardına

API 5LX65 Çeliği

Speletral analiz 0.10 sonucu API5L 0.26 standardındaki değerler

Tablo 2. A WS A

göre

[5] olması gereken kimyasal içeriği

Kimyasal bileşim (% Kütlesel) Cr Ni V Ti s

1.53

0.27

0.045 0.02 0.05 0.06 0.02 0.15

1.40

· �

0.005 0.03 0.03 0.02

0.02

0.003

0.03

0.19

•

0.02

5.17' ye göre kaynak tozu ve kaynak te1inin kimyasal içeriği [6]

Kimyasal içerik (% Kütlesel)

Kullamlan kaynak elektrotu ve tozu c

CaO+MgO

Si02+Ti0ı

Alı03+Mn0

CaFı ı

OE - S2 Mo kaynak elektrotu os 1150 kaynak tozu

Tablo 3.

0.09 ---

0.50

0.17 ---

---

----

_.,.,__

Spiral dikişli borulann birleştirilmesinde kullanılan tandem tozaltı kaynak parametreleri

Kaynak hızı, cm/dak

Tel çapı (mm)

Boru et kalınlığı (mm)

Kaynak

3.2

: •

...,

agzı forınu

170

1.05

X- ağzı

Iç Dikiş 1 (DC) Amp.

Volt

•

Iç Dikiş 2 (AC) Amp.

Volt

Dış Dikiş (AC) Amp.

Volt --=

800

11.2 Üç Nokta Kırılma Tokluğu Deneyi

600

500

uygulanmamışm. tavı uygulanmış, bir kısmına ise Gerilim gideııne tavlamasında, numuneler 6oooc· .re kadar fırında ısıtılıp 60 dakika bekletildikten soma fıniili beraber oda sıcaklığına inineeye kadar yavaş soğutulmuştur. Kırılma tolduğu oda sıcaklığıı:dz gerçekleştirilmiş olup, DARTECT marka çekme-bas11t1 cihazı kullamliillştır. Basma hızı 0.03 mm/sn olarek seçilmiştir.

API 5L X65 spiral dikişli borunun, radyografi cihazı ile belirlenen hatasız kaynaklı bölgesinden, kırılma tokluğu numuneleri kesilmiştir. API 5L standardına uygun şekil 1 , de Şekil ve ebatlarda hazırlanan numune gösterilmektedir. Kaynak tokluğu deneyinde, çentik yeri farklı olan iki değişik numune grubu kullamlmıştır. Birinci grup numunelerde çentik, kaynak dikişinin tam ortasına ve ikinci grup numunelerde ise çentik ısının tesiri altında kalan bölgesi (ITAB) içerisine açılmıştır. Kırılma tokluğu deneyinde kullanılan hem birinci hem de ikinci grup deney numunelerinin bir kısmına, gerilim giderme

Kırılma tokluğunu tespit etmek için, AWS E-�9� standardında Şekil 1 'de gösterilen numune için öngörüieııı aşağıdaki foıınüller kullanılmıştır.

Kaynaklı API 51 X65 Boru Hattı Çeliklerinin Kırılma Tokluğu

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, I .Sayı (Mart 2002)

Kıc

B(WY'ı

3. a

P.S

l/2

[1 ]

1.99-

Kı c

H.Uzun

•

ı-

2. ı+ 2.

: Kırılma tokluğu(MPa

2.15-3.93

•

ı-( . \W a

+2.7

[2]

3/2

:Numunenin genişliği (m)

: Maksimum kırılma kuvveti ( MN)

: Numunenin kalınlığı(m)

:Numune altına yerleştirilen destekler

f(a/w)

: Düzeltıne faktörü

arasındaki mesafe(m) Şekil 4 'de, çentiğin kaynak dikişi içerisine açılnuş ve

gerilim gidenne tavlaması yapılmış ve Şekil 5 'de de gerilim gideınıe tavlaması yapılmamış, API 5L X65 kaynaklı

numunesine

ait

yük-mesafe

eğrileri

görülmektedir. Diyagramlardaki tüm eğrilerde görüleceği gibi, yük belirli bir mesafeye kadar lineer olarak çıkmış, daha sonra maksimum seviyeye ulaşıncaya kadar lineer olmayan bir yol izlemiş ve maksimum seviyeden sonra

l()

...-;

düşüşe geçmiştir. Eğrinin lineer bölgesinde, çok küçük mikro gözenekler oluşmuştur.

bölgesinde ise bu mikro gözenekler büyüyüp kalıcı bir

deformasyon meydana gelecek boyuta ulaşmışlardır. Yük ne

zaman maksimum seviyeye

büyümüş

Şekil

1. K nı lma

Eğrinin lineer olmayan

tokluğu deneyinde kullanılan numune şekli ve ölçtileri

getirıneye

birleşerek

başlamıştır

ulaşırsa,

oldukça

kocaman

çatlaklar

meydana

diyebiliriz.

Böylece

malzeme

kırılmıştır. 11.3

Mikroyapı Ka rakterizasyonu

Kaynak bölgesinin, ve

m. 2 Kırılma tokluğu sonuçları

ısının tesiri altındaki bölgenin(ITAB)

ana metalin kaynaktan sonra meydana gelen mikro

yapısal değişimlerinin neler olduğu,

Tablo 4 de üç nokta kınlma deneyi sonucunda elde edilen

optik mikroskop

ve gerilim gideınıe tavı uygulanmış ve uygulanmamış numunelere ait kırılma tokluğu(Kı c) değerleri verilmiştir.

yardımıyla tespit edilmiştir. Numuneler sırasıyla 200-400800-1200 numaralı zımparalar ile zımparalandı. Soma

Tablodeki sonuçlar, hem çentik IT AB içerisinde, hem de

�m ve 6 �m alümina tozu kullamlarak _parlatıldı ve daha

sonra o/o 3 'lük Nital dağlama işlemi yapılarak optik mik.roskopta incelemek üzere hazırlandı.

kaynak dikişi içerisindeki numunelere ait sonuçları da

numuneler

içeımektedir. Tablo 4'de de görüleceği gibi,

III. DENEYSEL SONUÇLAR VE İRDELENMESİ 111.1 Üç

uygulanmamış numunelerde, tokluğu

Nokta Kırılma Tokluğu Deneyi Yük Mesafe

ITAB

bölgesinin

lanlma

yapı incelemesinden de görüleceği gibi, ITAB bölgesinde çentik açıldığı kısımda tane irileşmesi meydana gelmiştir.

2' de, çentiğin kaynak dikişi içerisine açılmış ve

gerilim giderme tavlaması yapılmamış ve Şekil

gerilim gidenne tavlaması yapılmış,

MPa m),

kaynak dikişinin kırılma

tokluğundan (145 MPa m) daha yüksek çıkmıştır. Mikro

Eğrileri

Şekil

(164

gerilim giderıne tavı

3 ,de

Dolayısıyla daha ince tane yapısına sahip olan kaynak

dikişinin kırılma tokluğu, ITAB'ın kırılma tokluğundan

API 5L X65 kaynaklı

daha yüksek çıkacaktır. Sonuçlardaki aynı eğilim, gerilin1

nun1unesine ait yük-mesafe eğrileri görülmektedir.

giderme tavı uygulanmış numuneler içinde geçerli olduğu yine bu tabloda görülmektedir.

-· · ·

•

.,.._

. .

...

8.5

....

. .. ..

......

ı'

....

;

6,8

. ,,

�

... ..

·•

•

...

"Y'

8.5

...

•

! -.

ı.

. - ...:-.

- - ...... .� ...

•

• ••

3.4

_,..J.

•

z :i

;

1.7

5.1

••

1 •

····

i '

•

.... ...

•

: .1

•

;

-·1.--....

...

....L

. i -f .

. .

.......

ı • i

1.7

... . ,.. ı·..

.....

ı ; . ' .

:) 3.4

·.

ı . ...

•·••

-ı1

-�..

. -ı

.;..

_..

6.8

. .

....

.,.. ; ı ..

501

.T r ,

:i :J >-

z :i

{--.-·

-o

!- . -

_._ --

L-

•

o o

Q L-�------�-

Me s u fe (MM)

Şekil 2. Çentiğin kaynak dikişi içerisine açılmış ve gerilim giderme tavlaması yapılmamış API 5L X65 kaynaklı numunesine ait yük-mesafe eğrisi

ı•

•

ı ...... :. : •

6.8

-.:""

: --.

:i V

.......

.•

. .

. :

·t

1 .. ..

··:.. i

. • •

--ı i

...

' .

z :t

5.1

,, 1 '

••••

•

_.,

....

___...,.. •

-···- .

3 .4

j :_ __

": "'" • .

.....

�

1.7

: :. .

' --··

•

� ;

. t

ı :

•

o �----��--�-14 5.6 8.4 11.2 o 2.8

- "'1

•

-i..

�_t

ı ı

� :

ı -ı

_...:_.

�

:· ;

•

o �---�----�--�--�--�!----112 5.6 8.4 2.8 0

Me su fe (rı r-ı)

'i •

Mesafe (MM)

Şekil 4. Çentik ısımn tesiri altmdaki bölge (ITAB) içerisine açılmış ve gerilim gidenne tavlaması yapılmış API 5L X65 kaynaklı numunesine ait yük-mesafe eğrisi

Tablo 4.

1.7

ı .

ı ı·--·

•J :i >-

6,8

-�

;

-ı,

)

·+ ..

�

Şekil 3. Çentiğin kaynak dikişi içerisi ne açı lnuş ve gerilim gi:r tavlaması yapılmış API 5L X65 kayna kh numunesine ait yük--ıt:: eğrisi

8.5

...

•

Mesafe (MM)

112

8.4

5.6

2.8

'·

Şekil 5. Çentiğjn ısının tesiri altındaki bölge (ITAB) içerisine açılm geriilm giderme tavlaması yapılmamış, API 5L X65 ka''· numunesine ait yük-mesafe eğrisi

API 5L X65 çeliğinden yapılmış spiral dikişli numunelere ait kınlma tokluğu ve kınlma eneıji değerleri ...

API

5L X65

çelik

Çentiğin açıldığı bölge

Kırılma tokluğu, Kıc (MPa

numuneleri

Kırılma enerjisi (Joul) /

Kaynaktan soma

ITAB

145 ±5

52 ±2

gerilim giderıne tavı uygulanmarnı ş

...

Kaynak dikişi

164 ±3

60±3 �

Kaynaktan soma gerilim giderıne tavı uygulanmış

ITAB

155 +4

58 ±2 /

Kaynak dikişi

170 ±3

66±4 "

SAU Fen Bilimleri 6.Cilt, l.Sayı (Mart

Kaynaklı API 51 X65 Boru Hattı Çeliklerinin Kırılma Tolduğu

Enstitüsü Dergisi

H.Uzun

2002)

Gerilim gideııne tavı uygulanan ve aynı çentik bölgesine sahip numuneler karşılaştınldığında ise, gerilim giderıne tavı uygulanmış numunelerin kınlma tokluğu daha yüksek çıkmıştır. Kaynaktan soma, soğuma esnasında malzernede gerilmeler oluşmaktadır. Bu gerilmelerin varlığı, malzemenin gevrekleşmesini sağlayacaktır. Gerilme gideın1e tavı ile bu gerilmeler azaltılacak ve kırılma tokluğu da yükselecektir. Tablo 4' de üç nokta kırılma deneyi sonucunda elde edilen ve geritme gideııne tavı uygulanmış ve uygulanmamış numunelere ait kırılma enerjileri gösterilmektedir. Kırılma esnasında emilen enerji, üç nokta kırılma tokluğu deneyi sonucunda elde edilen yük mesafe eğrileri altında kalan alamn hesaplanması ile bulunmuştur. Çentik, gerek kaynak dikişi gerekse ITAB içerisine açılnuş durumlarda, gerilim gideııne tavlaması uygulanınanuş ve uygularmuş numuneler karşılaştırıldığı zaman, gerilim giderme tavlaması uygulanmış numunelerin absarbe ettiği enerji, uygulanmanuşlardan

daha fazladır. Bu sonuçlar kınlma tokluğu değerleri ile de, u ygunluk içerisinde ve aynı eğilimdedir. 111.3 Mikro Yapı Ka rakteriza syonu

Şekil S' de gerilim gidenne tavlaması uygulanınamış, API 5L X65 kaynaklı numunesinin ana metaline, ısının tesiri altındaki bölgesine (ITAB) ve kaynak metaline ait mikro yapılar görülmektedir.

,.ı\yrıca,

�

Kaynak metalinin mikro yapısı incelendiğinde, kaynak metalinin tane sınırı boyunca oluşmuş ferrit, Widmanstatten ferrit, eşeksenli ferrit ve küçük miktarda mikro fazlar içerdiği görülmektedir. Isının tesiri altındaki bölgesi (ITAB), kaynak metaline göre daha kaba taneli bir yapı içermektedir. Bu bölge üst ve alt beynit, az miktarda WidmansHitten ferrit içerdiği görülmektedir. Ana metal, ferritik bir matriks içerisinde, dağılmış olarak bulunan martenzİt yapıya sahip olup, ince taneli bir yapı söz konusudur. Tanelerin ise haddelerne yönüne paralel olduğu görülmektedir. '

::�-.... · · '� ..-: ,...,.;;..-

(a) Kaynak metali x250

c) Ana metal x250

S�kil 8.

Geriliın gidenne tavlamas1 uygulanmamJş, API

5L X65 kaynaklı numunesinin (a) kaynak metaline, (b) ITAB'ına ve (c) ana meta1ine ait

mıkro yapı fotoğraflan

IV. GENEL SONUÇL AR

Gerilim giderıne tavı uygulanan numunelerin kırılma toklukları, gerilim gidenne tavı uygulanmarruş ve aynı çentik bölgesine sahip numuneler karşılaştırıldığında ise, gerilim gideııne tavı uygulanmış numunelerin kırılma tokJukları, daha yüksek çıkmıştır.

Gerilim gideııne tavı uygulanmamış ve uygulannuş nuınunelerde, kaynak dikişinin kırılma tokluğu, ITAB bölgesinin kırılma tokluğundan daha yüksek çıkmıştır.

... ________________________________

Kaynaldı API 51 X65 Boru Hattı Çeliklerinin Kınlm 1

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sayı

(Mart 2002)

Gerilim giderme tavı uygulanmamış ve uygulanmış çentik aynı bölgelerine numunelerin, sahip numunelerle karşılaştırıldığında, kaynaklı numunelerin absarbe ettiği enerjinin daha fazla olduğu görülmüştür.

(1] Tsay, L.W., Chen, Y.C., and Chan, S.L.I., "Sulfide stress corrosion craeleing and fatigue crack growth of welded TMCP API 5L X65 pipe-line steel", International Journal of Fatigue, 23 (2001), pp 103113. [21 Abbade, N.P., and Cmkovic, S.J., ''Sand-water slurry erosion of API 5L X65 pipe steel as quenched from intercritical temperature", Tribology International, 33 (2000), pp. 811-816. [3] Yükler, A.İ., "Alaşırnsız dual fazlı çelikierin mekanik ve nokta kaynağı özellikleri", Doktora tezi, İTÜ Kimya Metalurji Fakültesi, Ekim 1983. [4] Smith, W.F. Çeviri:Türker, M. , "Mühendislik alaşımlarının Yapı ve özellikleri" Cilt I, Nobel yayın Dağıtım, Ankara, 2000. [5) API 5L specific.ation for line pipe, forty-first edition, April 1, 1995, American Petroleuro Institute, Waslıington. [6] İnternet sayfası:

.oerlikonweld.com

www

Kendinden Ayarlamalı Sayısal PID Tasarımı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

I. Yazıcı, A.Ozdemir, F.Vatansever

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

•

••

KENDİNDEN AYARLAMALI SAYlSAL PID TASARIMI İrfan Yazıcı, Ayhan Özdemir, Fahri Vatansever Özet

Bu çalışmanın konusu, parametrelerini kendisi ayarlayan dijital PID kontrolörünün mikrokontrolör tabanh olarak gerçeklenmesidir. Kendinden ayarlama özelliği, özellikle matematiksel modellerinin elde edilmesi zor olan sistemler için çok kullanışlıdır. Bu çalışmada parametrelerin hesaplanmasında Nichols Ziegler açık çevrim metodu kullanılmıştır. Sistemin cevap eğrisi, polinomal eğri uydurma yöntemi kullanılarak, sistemden alınan sıcaklık verilerinden oluşturulmuştur.

giriş-çıkış

hatları

duyulabilecek yapılacak

gibi

bir

çevresel

kontrol

birimleri

az bir donanım

sisteminde

içerir.

ihtiyaç

birimlere

ilavesiyle dijital kontrolörler

oluşturulabilir.

II. PID KONTROLÖRÜNÜN TRANSFER FONKSIYONU o

Sürekli işaretle çalışan PID kontrolörü,

Allahtar Kelime/er- Nichols-Ziegler, PID, Eğri Uydurma

x(t)

Abstract In this study, a microcontroller based self toning PID controller is designed. Nichols -Ziegler open

KP .e(t) +

r,.

Je(t).dt +KP .Td

de(t)

denklemiyle ifade edilir. [7]

loopmethod is used for PID controller parameter calculation. The response curve o f the system is calculated with temperature data by using polynominal curve fitting method. Maximum slope and dead time are �alculated from this response curve.

z- tanım bölgesinde PID kontröolörünün transfer fonksiyonunu elde edebilmek için integral ve türev ifade lerini,

fey Words- Nichols- Ziegler, PID, Curve Fitting ı.

GİRİŞ

3ugün endüstride kullanılan kontrolörlerin :ısmını oluşturan PID �ugüne kadar

üyük

çok büyük bir

kontrolörleri, ilk kullammlarından

ulaşılıruştır.

otomatik gibi

yarlanabilmesi

tayini,

parametre çeşitli

farklıdır.

Sakarya

Üniversitesi

özellikler

katıınştır.

Mikrokontolörler,

tek

Mühendislik

Fakültesi,

ektronik Müh. Böl. E sentepe/Sakarya iyazicica!sakarya.edu.tr ÖZDEMİR, Sakarya Üniversitesi Mühen islik Fakültesi,

[ 1]

E(z)

-K + -

Ki.T z+l 2

z -1

z-1 z

DI. P ARAM ETRELERİN HESAPLANMASINDA KULLANILAN METODLAR

r0!s

bir alanı,

Kendinden ayarlamada kullamlan metodlarda son yıllarda büyük gelişmeler kaydedilmiştir. [3] Röle yöntemi, Cohen

Elektrik

Coon metodu ve Nichols-Ziegler metodlan sıkça kullanılan metodlardır. Bu

Elektrik

ektronik Müh. Böl. Esentepe/Sakarya aozderni akarya.edu.tr Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, VA TANSEVER, Sakarya

ek.tronik Eğitimi,

X(z)

kazancın

ntegre içersinde AlD, DlA veri ve program hafıza �·AZICI,

şeklinde olur.

1ikrokontrolör tabanlı uygulamalar mikroişlemci tabanlı ygulamalardan

=--Kd

Mikroişlemcilerin

elişmesi ve kontrol sistemlerinde kullamlması kontrol

istemlerine,

=-. 2 z-1

GPID-

·ıo kontrolörlerinden günümüzde parametrelerini kendi I ere

Je(t)dt

transfer fonksi yon u,

teknolojideki gelişimiere paralel olarak

PID'

z-1

KiT z+l

şeklinde yeniden düzenlersek, dijital PID kontrolörünün

değişiklikler gösterınişlerdir. İlk kullanılan analog

yariayabilen

K '

metodlar içersinde, pratik uygulamalarda

en çok tercih edilen Nichols-Ziegler metodlarıdır.

Esentepe/Sakarya fahri v��sakarya.edu.tr

Kendinden Ayarlamalı Sayısal PID T�--

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı

I.Yazıca, A.Ozdemir, F.Vatanse\e •

(Mart 2002)

III.l. Nichols-Ziegler Metodu

Açık çevrim ve kapalı çevrim olmak üzere iki tip Ni�hols Ziegler metodu vardır. Kapalı çevrim Nichols-Zıegler metodunda sistem osilasyona sokulur, asilasyon periyodu ölçülür ve Nichols-Ziegler tarafından önerilen ifadeler kullamlarak PID' nin parametreleri hesaplanİr. Bu çalışmada açık çevrim Nichols-Ziegler metodu kullamlmıştır. Bu metod "sistem cevap eğrisi metodu" olarakta bilinir. Bu metodda sisteme uygulanması mümkün olan en küçük test işareti uygulanır ve sistemin kararlı hale geln1esi beklenir. Sistem kararlı hale geldikten sonra sistem cevap eğrisinden, maksimum eğim ve ölü zaman hesaplanır. Şekil 1 ' te herhangi bir sistemin cevap eğrisi üzerinde maksimum eğim ve ölü zaman gösterilmiştir.[4]

Kuwet +-lendirici

OAC

:Q o L

••

Sistem

._..__

c o :::1. o ı... �

:::1.

ı...

ADC

·-

�

OLÇME DEVRESI

Şekll 2. Deney düzeneğinin blok diyagramı

Verilen blok diyagramında da gözüktüğü gibi sistem�,_ alınan analog bilgi AlD ile dijitale çevrilip mikrokontrolu girilmiştir. Çalışmada AlD olarak 8 bitlik ZN kullanılmıştır. Mikrokontrolörün oluşturduğu dijital konr: işareti ZN428 D/A kullamlarak analog bilgiye çe� sistem girişine uygulanmıştır. Isıtıcı girişi ve sistem çı�, O .. ı O V arasındadır. Sıcaklık ölçme devresinin kaz.ancı � mv/°C dir. AlD nin girişi 2.55 V' la ve D/A' n1n çL. 2.55 V' la sınırlı olduğundan dolayı gerilim bölücü kullanılarak gerilim seviyelerinrrc kuvvetlendirİcİ farklılıklar giderilmiştir. '

Sistemin ayrık kapalı çevrim blok diyagramı Şeklı � verilmiştir.

.,...,. L

-..

....,_ �

�

Kff

....

T =0.5sn

0 .95eSL € -J0.5 s 1--i 35s +1

T =0.5sn

Şekil

Şekil 1 Herhangi bir sisteme ait cevap eğrisi

Bulunan ölü zaman, L, ve maksimum eğim, Nichols-Ziegler tarafından önerilen,

---ı

�

Sisteme ait aynk kapalı çevrim blok diyagram

V. UYGULAMA

değerleri

Bu bölümde mikrokontrolör tabanlı kendinden ayarlarr: PID kontrolörü endüstride çok sık kullamlan fınn1ann. :: bir modeli olarak, TQ firması tarafından üretilen sıc;; kontrol seti üzerinde üzerinde uygulanmıştır.

ifadelerinde yerine kanarak PID kontrolörünün katsayıları bulunur. ifadelerde kullanılan "P" sisteme uygulanan test sinyalidir. [2]

İlk olarak, açık çevrim halindeyken sistem girişine : luk DC geirilim uygulanmış ve sistem kararlı t. gelinceye kadar her 500 ms ' de sistem çıkışından sıru bilgisi okunmuş ve okunan değerler bilgisa} saklanmıştır. Kaydedilen bu veriler Matlah ormn: aktarılmış ve "polinomal yöntem" kullamlarak bu ven. karşılık gelen eğri oluşturulmuştur.[6]

Kp=1 .2P/RL, Ki =1 /2L, Kd=0.5L

IV. DENEY DÜZENEGİ

Yapılan çalışmalarda Dallas fırınası tarafından CMOS teknolojisi üretilen 8-bit kullamlarak DS5000T mikrokontrolörn kullanılmıştır. DS5000T mikrokontrolörü, 128 byte' lik veri hafıza, 32 Kbyte' lik program hafıza, 8 bitlik 4 adet giriş-çıkış portu, 2 adet ı 6 bitlik zamanlayıcı/sayıcı, iki öncelik seviyeli 5 kesme kaynağı, full dupleks seri porta sahiptir.(5] Oluşturulan deney düzeneğinin blok diyagramı Şekil 2' de verilmiştir

Oluşturulan eğri üzerinden sistemin maksimum e� hesaplanmış ve bu maksimum noktadan eğriye çizilen tr� yardımıyla sistemin ölü zamanı bulunmuştur. �Iatlab oluşturulan eğri üzerinde maksimum eğimin ve -: zamanın hesaplanması Şekil 3' de verilmiştir.

Kendinden Ayarlamalı Sayasal PID Tasarımı

SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

I. Yazıcı, A.Ozdemir, F.Vatansever •

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Bulunan

maksimum eğim ve ölü

k1sımda

verilen

zaman

Sistemin giriş işaretinde olan değişikliklere karşı vereceği

değerleri 2.

ifadelerinde

Nichols-Ziegler

••

tepkiyi

yerine

göırnek amacıyla,

sistemin

referans değerinde,

konulmuş ve PID katsayıları;

yanda verilen şekilde gözüktüğü gibi ani olarak basamak

Kp =34, Ki =0.1, Kd =2.5

bütün değişiklerde tasarlanan PID kontrolörü sürekli hal

olarak

fonksiyonu şeklinde değişiklikler yapılmıştır

mikrokontrolöre

bir aşım değeriyle referans

cevabında yaklaşık %5 'lik

aktarılrruş

değerine oturmuştur.(Bkz - Şekil 4)

katsayılan

PID

hesaplanmıştır.Bulunan

uygulanmıştır.

sisteme

. Yapılan

Yapılan çalışmalarda, doğrudan sistemin çıkışından alınan

Sistemin çıkış işareti Şekil 4' te gösterilmiştir.

verilerle

cevap

oluşturulan

eğrisi

kullamlarak

yapılan

hesaplamalarda, işaretlerdeki g ürültüden dolayı, ölü zaman ve maksimum eğim' in yanlış edilen

PID parametrelerinin

görülmüştür.

3.8

işaretlerdeki

ölçüldüğü, dolayısıyla elde sisteıri kontrol edemediği

gürültünün etkisini giderınek

için polinomal eğri uydurma yöntemi kullanılarak sistemin cevap eğrisi yeniden oluşturulmuştur ve PID katsayıları bu

3.6

eğri üzerinden doğnı olarak hesaplanmıştır. Fakat

3.2 3

uydurmada

kullanılan

matematiksel

hesaplamaların fazla olmasından dolayı, C gibi üst düzey

.. •

eğri

dillerin Assembly derleyicilerine gereksinim duyulmuştur.

2.8

PID

2.6

Nichols-Ziegler metodu yerine, kapalı çevrim Nichols

R=KIL

... � O L '") :t.� . '

Şekil

�

----

hesaplanmasında

açık

çevrim

Ziegler metodu veya Röle yöntemi gibi sistemi osilasyona

24 '"1

parametrelerinin

--�-l 00 1 SJ

t . � - --�-� .�� 200 liG��" , .,·::·JO(Y" 3ffi .{.,

----

solana temeline dayanan metodlar kullanılabilir. Ancak her sistemi

sokmak

mümkün

olmadığı

gibi

osilasyona giren sistemlerde osilasyon genliğini kontrol

�

osilasyona

etmek de zordur.

3. Sistem cevap eğrisi ve eğri üzerinde maksimum eğim ve ölü

KAYNAKLAR

zamanın hesaplanması

[1] YU CHENG, C., "Autotuning of PID" Springer Vertag

' Q(t)

Berlin Heide1larg, USA, 1998.

•

[2]

' ....., .. _ '

B OLTON,W., "Control

Engineering " Longman,

Malaysia, 1998. [3]

CHAİ TIAN, Y., "A Pole Placement Self-Tuning

Feedforward Controller and Application to Multivariable Electric-Heated System"

• •

J..--

- �-- --

- L-,;;;. . �.......

Application In Process Control, İstanbul, 1984.

[4] .

[6]

· · -

Şekil 4. Kontrol edilmiş sistem çıkışı

�100.0

[7]

su çalışmada, dijital PID kontrolörünün parametrelerinin çevrim Nichols-Ziegler

tıetodu kullanılmış ve sıcaklık kontrol seti üzerinde yapılan l ygulamalarda

SARIOGLU, K. M., "Dijital Kontrol Sistemleri" Birsen

Yayınevi, İstanbul, 1998.

VI. SONUÇLAR

:endinden ayarlanması için açık

MATHAWS, J.H., FİNK, K.D., "Numerical Methods

Using Matlab" Prentice Hall, 1999.

http:// www .eie.polyu.edu.hk-/ enkin/hd/ PID.pdf

[5] http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/DS5000T.pdf

:an.

Syposium on Microcomputer

başarılı sonuçlar veırniştir.

Demir Esaslı TIM Parçaların Kırılma Tokluğu, Sertliği Ve_ �i1-· Yapısal Karakterizasym: _

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Say1 (Mart 2002)

H.Uzun, I.Kıl.: .

DEMİR ESASLI TIM PARÇALARlN KlRlLMA TOKLUGU, SERTLİGi MİKRO YAPISAL KARAKTERİZASYONU

Hüseyin UZUN, İsmail KILIÇ

Bu çalışmada, Fe-Cu-C ve Fe-Cu esaslı toz Özet metalurjisi (TIM) parçalar farklı oranlarda toz karışımiarı kullanılarak üretilmiştir. Uretim aşamasında, önce tozlar karıştırılmış, sonra soğuk preslenmiştir. Preslenen parçalar 1200 °C'de vakumlu bir fırında 45 dakika sinterlenmiş ve fırında yavaş soğutularak test numuneleri elde edilmiştir. Fe-Cu Fe-Cu-C numunelerinde bakır miktarı ve numunelerinde hem bakır, hem de grafit miktarları değiştirilerek üretilen TIM parçaları, suda ve yağda sertleştirilmişlerdir. Üretilen Fe-Cu-C ve Fe-Cu TIM parçaların sinterlenmiş halde ve ısıl işlem ile sertleştirildikten sonra, kırılma toklukları ve sertlikleri tespit edilmiştir. Bakır ve grafit miktarı artışlarının, malzemenin kırılma tokluğunu (K1c) ve sertliğini nasıl etkilediği incelenmiştir. Meydana gelen nıikro yapısal değişiklikler değerlendirilmiştir. Deney TIM sonuçlarına göre, Fe-Cu-C ve Fe-Cu parçalarında, bakır ve grafit oranı arttıkça, sertlik miktarı da artış göstermiştir. Bakır oranı arttıkça kırılma tokluğu (K1c) da artmıştır. Grafit oranı artıkça (Kıc) değerinde azalma meydana gelmiştir. Kırılma değerleri suda tokluğu sertlik ve sertleştiı·ilmiş yağda numunelerde en fazla, sertleştirilmişlerde daha düşük ve ısıl işlem görmemişlerde ise en düşük olarak tespit edilmiştir.

different heat treatmenis having water quenching an( oil quenching were carried out on sintered specimen� The fracture toughness and hardness of Fe-Cu and Ff Cu-C specimens for two different heat treatmei conditions were carried out. The effect of copper an: graphite contents on fracture toughness and hardne5. were investigated. The investigation of microstructım characterisation by light microscopy was als( reported. The results show that the hardness of botı alloys increased with increasing copper and graphi1ı contents. The fracture toughness of these alloys s increased with increasing topper content bll' decreasing with the graphite content. The fracturt toughness and hardness values of the water quenche( specimens are higher than that of the oil quenched an� sintered specimens, respectively.

••

Fe-Cu-C P/M component, Fe-Cu P 11 Keywords component, fracture toughness, powder metallurg)...

I.GİRİŞ Toz metalurjisi dünyanın gelişmiş ülkelerinde ya)..gı: olarak kullamlmakta olup, mamulleri endüstride gen:: uygulama alanlan bulmaktadır [ 1]. Bilinen bütün meta� v: karışımlar, T/M yöntemi ile istenilen bileşimi Talaşlı verecek şekilde hazırlanabilir. irnala· gerektirn1eyen parçalar, sert metaller, takım çeliklerı kendi kendini yağlayan burçlar, gözenekli ortamlar vı fıltreler, sürtünme elemanları, elektrik kontal malzemeleri, grafıt fırçalar ve mıknatıslar bunlardar bazılarıdır. Parça üretimi dışında pek çok uygulamada d' metal tozlan doğrudan kullamlmaktadır [2]. Fe-Cu-C v� Fe-Cu TIM parçalarının endüstriyel önemi oldukç= fazladır. Seri üretimde ekonomik olması, mukaveme· özelliklerinin iyi olması ve kaınıaşık şekilli parçalam rahatlıkla üretilmesine imkan tanıması nedeniyle, demi. esaslı T/M parçalan birçok alanda kullanılmaktadır [3 � Mukavemet gerektiren ve yük taşıyan yataklar gene olarak demir esaslı bakır içeren malzemelerde:

Anahtar Kelimeler Fe-Cu-C TIM parçalar, Fe-C, TIM parçalar, kırılma tokluğu, toz metalurjisi. Abstract

In this work, both Fe-Cu-C and Fe-Cu based alloys in different volume fractions were fabricated by mechanical powder metallurgy involving powder mixing, cold pressing and sintering at 1200°C in a vacuum atmosphere for 45 minutes followed by cooling in the sintering furnace. The various amount of copper or copper and graphite additions were used in Fe-Cu and Fe-Cu-C alloy system, respectively. Two H.UZUN:

Sakarya

huzun@sakarya.edu. tr,

Eğitim Üniversitesi, Teknik Fakültesi, İ. KILIÇ: Sapanca Teknik ve Çok Programlı

Lise ismailkilic6J@mynet.com.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Demir Esaslı TIM Parçalann Kınlma Tokluğu, Sertliği Ve Mikro Yapısal Karakteri zasyonu H.Uzun, İ.Kılıç

6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002)

üretilmektedir. Otomotiv sektöründe, askeri araç parçalannda, büro makine parçalarında ve el aletleri aksamlannda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Endüstride yaygın kullamlmasına rağmen, özellikle kırılma tokluğu konusunda yeterli çalışma olmayışı bizi bu çalışmanın yapılınasına yöneltmiştir.

Tozların mümkün olduğunca homojen dağılımını sağlamak için, karıştırıcı vasıtasıyla yaklaşık 80 dakika kanştırıldı. 65 lO

Bu çalışmada, Fe.. Cu ve Fe-Cu-C esaslı malzemeler toz

ile metalurjisi yöntemleri üretilmiştir. Üretilen numunelerde farklı o/oCu ve %C kullanılarak, malzemenin sertliği ve kırılma tokluğu üzerinde nasıl bir etkiye sahip olabilecekleri incelenmiştir. Ayrıca numuneler yağda ve suda soğutularak, iki farklı sertleştirıne işlemine tabi tutulmuşlardır. Malzemenin hem sertlik hem de kırılma tokluğu üzerinde, bu farklı sertleştirme ortamlarının etkileri irdelenmiştir. Mikro yap1sal karakterizasyon yapılarak malzemedeki metalurjik faktörlere bağlı olarak değişen yapılar tespit edilmiştir.

••

•

-�

Preslerımiş Numune

Şekil

Preslenmiş deney numunesi

11.1 N umunelerin Sinterlenmesi ve Isıl İş lem Numunelerin sinterleme işlemi 1200 ° C sıcaklıkta ve 45 dakika kullamlarak yapılrmştır. Daha sonra fırında soğumaya bırakılınıştır. Sinterlenme işleminden sonra numuneler, üç gruba ayrıldı. Birinci grup numunelere herhangi bir ısıl işlen1 yapılmadı, ikinci grup numuneler 800 °C'de 2 saat bekletildikten sonra yağda soğutuldu ve üçüncü grup numuneler de 800 °C'de 2 saat bekletildikten sonra suda soğutuldu. Sinterleme sonrası ısıl işlem, 12 KW gücünde, 1500 °C ısıtma kapasiteli elektrikle çalışan kutu tipi bir fırında yapılmışhr.

II. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada, numuneler 65x10x10

•

boyutlarında ve 384 MPa'lık bir basınç altında prestenerek üretilmiştir. Preslenen numune Şekil 1'de gösterilmektedir. Fe-Cu ve Fe-Cu-C esaslı olmak üzere iki farklı numunede değişik karışım miktarları kullanılarak üretilen bu parçalann içerikleri ve miktarları Tablo 1 'de gösteriln1ektedir. Bu karışın1 tozları 0,0 lgr bassasiyedi terazide tartıldı.

Tablo 1. Teziann kanşım oranlan

:1.2

TIM malzeme Grubu

Demir tozu mik. (% Ağırlık)

Bakır tozu mik. (%Ağırlık)

Grafit tozu mik. (%Ağırlık)

Çinko streat (%Ağırlık)

Fe-Cu-C

94,4

3,5

1,5

0,6

Fe-Cu-C

92,9

ı ,5

0,6

Fe-Cu-C

91,4

0,6

Fe-Cu

95,9

3 ,5

Fe-Cu

94,4

0,6 0,6

Brinell sertlik değeri tespit edilirken, 2,5 mm çapında sert bilya numune yüzeyine 187,5 kgflik bir kuvvet uygulayarak 30 sn'lik bir müddetle tutulmuştur. 11.3 Üç Nokta Kırılma Tokluğu Deneyi

Sert li k Ölçümü

�umuneler hem sinterleme hem de ısıl işleminden, sonra ıer numune üzerinden ortalama 3 farklı noktadan sertlik Hçümü yapılmıştır. Her numunenin sertlik değeri Brinell ,ertlik değeri cinsinden ölçülmüş ve ortalama değer tlınmıştır.

Kırılma tokluğu deneyi için kullamlan numuneler ASTM standardında belirtilen ebat ve şekillerde E-399 hazırlanmıştır. Şekil 2 'de kırılma tokluğu numunesinin boyut ve şekli verilmiştir. Önce 4mm derinliğinde çentik

·.

a Toklugu, Sertliği Ve, Demir Esaslı TIM Parçalann Kın lm Yapısal Karakter�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart

açılıp,

H.Uzun,

2002)

yorulma

cihazında,

1mm'lik

yorulma

•

çatıağı

oluşturulmuştur. Kırılma tokluğu değerleri, ASTM E-339'da verilen (1) numaralı fonnül kullanılarak hesaplaonuştır [4]. Kıc-Kırılma tokluğu (MPa.Ym) B-Numunenin kalınlığı (m)

W=Numunenin genişliği (m) S Numunenin temas ettiği kıs mın m esafesi (m)

W= lO B=5

S=40

P=Uygulanan maksimum y ü k ( MN )

Birim:

mm'dir

f( ) w

Şekil

2. ASTM E-399'a göre üç nokta kırılma tokluğu numunesi ebatlan

lll. DENEYSEL SONUÇLAR VE İRDELE fl

•

_P_.s

B .(W)

312

Numune geometri faktörü

ID.l Sertlik Ölçümü Sonuçları

a ( 1 )

(1)

Tablo 2'de, Fe-Cu-C ve Fe-Cu TIM parçalarının, bnr1 sertlik

deneyleri

sonuçlan

F e-G.

verilmiştir.

numunelerinde grafit %1,5 'da sabit tutulmuş ve bL %3,5'den %5'e artırılımştır. sertliğe

değişiminin

olan

Şekil 3'de bakır ın.iltr

etkisi,

değişik

ısıl

i�l:�

şartlarında grafik olarak gösterilmiştir. Tablo

2. Numunelerin sertlik değerleri

Erineli Sertlik Değerleri (kgf/mm2) Numune A dı

Sinterlenmiş

Sinterleme+Yağda Su

Sinterleme+Suda Su

Numune

Verilmiş Numune

V eriimiş Numune

o/o94,4Fe-%3,5 Cu-o/o l ,5C

98+10

104+9

114±8

%92,9Fe-%5 Cu-%1,5C

lll +8

ı 13+5

125±3

%91,4Fe-%5 Cu-%3C

127±9

134+4

142±6

%95,9Fe-o/o3,5 Cu

62+7

64±8

91+6

%94,4Fe-%5 Cu

70+8

73+5

' 'r

98±5

Şekil 3 ve 4 'te görüldüğü gibi, bakır oranının artınası

sonuçlar kırılma tokluğu sonuçları ile uyum içerisini:

sertliği

olduğu görülmektedir.

artırmıştır.

Sertlik

değerleri

aynı

içerikli

numunelere bakıldığında, suda soğutulmuşta daha fazla, yağda

soğutulmuşta

biraz

düşük

sinterlenrniş

lll.2 Üç Nokta Kırılma Tokluğu Sonuçları

numunelerde en düşük seviyededir.

Sinterlenmiş, Fe-Cu

karışımı

TIM

parçalarmda

bakır

sinterlenme

sonrası

verilmiş şekilde üç gruba ayrılan

oranının

yağda ve

suda

�l

TIM parçalann kınlm

toklukları ölçülmüştür. Üç nokta kınlma tokluğu dene�ı

değiştirilmesinin sertliği nasıl etkilediği incelenmiştir.

ile elde edilen sonuçlar Tablo 3'de gösterilmiştir.

Elde edilen sonuçlar değişik ısıl işlem şartianna bağlı olarak Şekil 4'de verilmiştir. Burada da bakır miktarının aıtnıası sertlikte de artışa neden olmaktadır.

Şekil 5'de, ısıl işlem uygulanmaınış %94.4Fe-%3,5Cu

Bakır miktan arttıkça malzeme yoğunluğu da artacak (5],

yağda su verilmi ş

dolayısıyla

sertlik

artışı

olarak

%1,5C'lu TIM parças1n1n, Şekil 6'da, sinterleme sonra�ı parçasının

sonuçlanacaktır.

Şekil

sertleştirilmiş

Kırılma enerjisi ise azalacaktır. Dolayısıyla elde edilen

%94,4 Fe-%3,5Cu-%1,5C'lu 7'de,

sinterleme

sonrası

%94,4Fe-%3,5Cu-%1,5C'lu

T/N sud;

TiN

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt,

Demir Esaslı TIM Parçaların K1nlma Tokluğu, Sertliği Ve Mikro Yaptsa] Karakterizasyonu H. Uzun, İ.Kılıç

l.Sa)'l (Mart 2002)

parçasının üç nokta kırılma tokluğu deneyinden elde edilen

yük-mesafe

eğrileri

gösterilmektedir.

Şekil 5. Isıl işlem yapılmamış, %94.4 Fe-o/o3,5Cu-%1 , 5C'lu numunenin yük-mesafe eğrisi

Diyagrarnlardan görüleceği gibi yük lineer olarak çıkmış,

daha soma maksimum seviyeye kadar lineer olmayan bir yol izlemiş ve maksimum seviyeden sonra düşüşe geçmiştir. t

- yağda soğutulmuş

sinterlenmiş

..)t. :::l

A suda soğutulmuş

130 .-------� . 125 }t)!) Q 120 ::ı. :.:"'e115 � E 110 105 QJ 100 .:ı.. = 95

0,5

...

��

O, 1

0,2 0,3 Mesafe,

0,4

0,5

0,6

Şekil 6. Isıl işlem sonucu yağda su verilmiş, %94, 4 Fe-%3,5Cu %1 ,5C'1u numunenin yük mesafe eğrisi

904-----.---�----�--� 4 45 5 5,5 3 3,5 ,

Bakır (0/o Ağırlık) Şekil 3. Fe-Cu-o/o1.5C TIM parçalannın, bakır oranının değişimine göre sertlik değişimi

z �

� ::J

sinterleruniş

•

suda soğutulmuş

-yağda soğutulmuş

>0,5

•

}� 4J

...-.

.::t,t-ı

;.::

.....

ı.. 4J

rJ')

4J c

ı..

·-

s s BO �

!f '-'

O, 1

0,2

0,3

0.4

0,5

0,6

Mesafe, mm

70 60 4-------....

..---

3,5

4,5

..-

Şekil 7. Is ıl işlem sonucu suda sertleştirilmiş, %94, 4 Fe-%3,5Cu o/ol , 5C'lu numunenin yük mesafe eğrisi -

5,5

Yük-mesafe eğrilerinde görüleceği gibi, şekil değiştiııne

Bakır (0/o Ağırl ık)

mesafeleri ısıl işlem görınemiş, yağda su verilmiş ve suda

:ekil 4. Fe-Cu TIM parçalarında, bakınn %3,5'den °/o5'e çıkışınm ertli ğe olan etkisi

sertleştirilmiş

numunelerde

olsa

bir

farklılık

gös teıınektedir. Fe-Cu-C

numunelerinde

bakır

oram

%3,5'den

o/o5'e

çıkarılıp, grafıt ise sabit tutulmuş ve bakır değişiminin K1c'ye etkisi tespit edilmeye çalışılmıştır. Bu değişim, grafık olarak Şekil 8 'de gösterilmektedir. Şekilde de görüleceği

gibi,

bakır

oranının

artması

K1c'nin

büyümesine sebep olmuştur. Diğer bir konu ise, K1c'yi büyükten küçüğe doğru sıralayacak olursak sinterleme sonrası suda su verilmiş numune, yağda su verilmiş numune, karşımıza

ısıl

işlem

uygulanmayan

çıkmaktadır.

belirtilen sertlik değerleri v e

yapı

0,2 0,4 Mesafe, mm

0,6

incelemesi

görülmektedir.

ile,

sonuç

numune III.l

şeklinde

bölümünde

III.3 bölümündeki mikro

uyum

içerisinde

olduğu

Demir Esaslı TIM Parçalann Kınlma Tokluğu, Serdiği Vty - '\

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002) SAU

Yaptsal

K.arakten�..

H. Uzun,ıl

ş K

Şd tok

Demir Esaslı TIM Parçalann K1rılma Tokluğu, Sertliği Ve Mikro Yapısal Karakterizasyonu H.Uzun, İ.Kıhç

SAU Fen Bihmleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.SaYl (Mart 2002)

Tablo 3. Demir-bakır-grafit ve demir-bakır kanşımı TIM numunelerin kınlma tokluğu (Kıc) sonuçlan

Kırılma Tokluğu (MPa m) Sinterlenmiş

NumuneAdı

Sinterleme+Yağda Su

Numune

Sinterleme+Suda Su

Numune

Verilrni Numune

26,4

26,62

27,68

%92,9Fe-%5 Cu-%1,5C

27,68

28,74

33,86

%91,4Fe-%5 Cu-%3C

27,04

28,53

28,74

9,37

13,84

18,95

10,22

14,48

19,37

%94,4Fe-%3,5 Cu-%1,5C

%95,9Fe-%3,5 Cu %94,4Fe-%5 Cu

• Sinterlenmiş • Suda Soğutulmuş

Şekil 9 'da bakır miktarı değişimini, değişik ısıl işlem

- Yağda Soğutulmuş

Kı c'yi

şartlarında

nasıl

etkilediği

grafik

olarak

verilmiştir. Bakırın artırılması, K1c'nin aıtnıasına neden olmuştur. Aynı içerikli Fe-Cu numunelerinde ısıl işlem

r:-3,4

Ktc'yi oldukça etkilemiştir. Suda sertleştirilmiş Fe-Cu numunelerinin Kıc değerleri, yağda su verilmiş

sinterlenmişlere göre en fazladır. Yağda su verilmiş numunelerin

Kıc

değeri

sinterlenmişlerden

daha

fazladır.

111.3. 3,5

4 4,5 Bakır (0/o Ağı rl1 k)

5, 5

Numunelerin Mikro Yapı İncelernesi

Şekil lO' da sinterlenmiş haldeki, Şekil ll 'de sinterleme sonrası

yağda

verilmiş,

Şekil

12'de

sinterleme

soması suda su verilmiş, %94,4Fe-%3,5Cu-%1,5C'lu

eki! 8. Fe -Cu-%>1 5 C TIM parçasının, bakır yüzdesinin değişiminin ıc üzerindeki etkısi

TIM

numunelerine

mikro

ait

yapı

fotoğrafları

görülmektedir. Mikro yapı fotoğraflarında görülen siyah bölgeler numune içerisindeki boşlukları (porozif), gri bölgeler bakın beyazlar

e A � :::;

�

S interleruniş Suda Soğutulmuş 2

-ll- Yağda

Soğutulmuş

ise

haldeki,

....-----.

kristallerini ve açık siyahlar

göstermektedir.

Şekil

verilmiş,

·------�·

1 ,8

grafıti

14 'de 15'de

Şekil

sinterleme

13'de sinterlenmiş sonrası

s interleme

yağda

suda

sonrası

verilmiş, %95,9Fe-o/o3,5Cu'lu TIM numunelerine ait mikro yapı fotoğrafları görülmektedir.

� 1,6 .._,

�

>OD1,4

Gerek Fe-Cu-C ve gerekse Fe-Cu T

mikro

� 1,2

numunelerin kaba taneli oldukları, yağda su verilmiş

]i:

numunelerin

:!2

incelendiğinde,

sinterlenmiş

haldeki

numunelerin biraz daha ince taneli ve suda su verilmiş

eı:

�

yapıları

parçalarının

...

3,5

4,5 4 Bakır (0/o Ağırlık)

ince

yapıya

sahip

oldukları

görülmektedir.

. ....-. ...---�-....-.. ... 0,8 ....3

ise,

5,5

Tane büyüklüğünün malzemelerin mekanik özellikleri üzerinde etkiye sahip olduğu bilinmektedir [6]. Tane

cil 9. Fe-C TIM parçasının bakınn o/o3,5'den %5'e artışının kınlma luğuna değişik ısı1 işlem şartlannın etkisi

incelmesinin malzemenin kırılma tokluğunda ve sertlik değerinde bir artışa sebep olmaktadır. Bu çalışmada elde edilen sertlik değerleri (Tablo 2) ve kınlma tokluğu

�mir-bakır karışımı TIM numunelerinin bakır oranı 3,5'dan °/o5'artınlmasının K1c'ye etkisi tespit edilmiştir.

- . ��-«!� Demir Esaslı TIM Parçalann Kınlma Tokluğu, Sertliği Yapısal KaraktenZ<:. H.Uzun,:�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

sonuçları

(Tablo

tane

3),

inceldikçe

arttığım

gösteırnektedir.

Şekil 1 2. Sinterlenme sonrast suda su verilmiş içerisinde o/o94:s-f!. %3,5Cu-%1 , SC bulunan TIM numunesi (xSOO) ..

;

•

-�·:.

\ı

•

Gözenek

•:

;

.j ,' '· ,

(

. .� �:., ... ':•..

�

1. '\

t, 1-j·.,

'... � i' , - 1 ..

� ;

f �t

•

·t

.. f.

...

,..• 1•

', �

�

'· ">1 ...

"ı

'!:::'\-,..

L� ll '1ı '

...

�

�, ,

demiri

•

ll •

' .ıtr�.,. ... .

Bakır ' '

Şekil 1 0. Sinterlenmiş içerisinde o/o94, 4Fe-%3,SCu-%1 ,SC bulunan TIM numunesine ait mikro yapı fotoğrafı (xSOO)

·�

Şekil 1 3. Sinterlenmiş içensinde o/o95, 9Fe-%3,5 Cu buluna:r,· numunesi (x500)

•

.�

� ...

.. .

. ·� ....

' >

. ,l?it'

; .� . , •

•

••• •

j r

-ı

: r-�

' . ..�.. ..

• l

Şekil ll. Sinterlenme sonrası yağda su verilmiş içerisinde %94,4Fe %3,5Cu-%1 ,SC bulunan TIM numunesi (x500)

( ,

Şekil 1 4. Sinterlenme sonras1 yağda su verilmiş, içerisinde o/c9c -'!. 1 %3 ,5 Cu bulunan TIM numunesi (x500) �

) � 2 o 1

• ' ..

t•

c lı •

. . � r

( �f�

.. .

••

-, -

....

. ....

•

Demir Esaslı TIM Parçalann Kınlma Tokluğu, Sertllği Ve Mikro Yaptsal Karakterizasyonu H.Uzun, İ.Kılıç

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayt (Mart 2002)

.....

·-

•

�-

•

4 ..

.. � ..

�

.. � ..

••

•

..... (.

...

. f\ l•

ı.

En düşük sertlik miktan sinterleruniş numunelerde bulunmuştur.

•

....

•

ı"

1'-o

•

. �1

...

l...

lı

•

.r:;

•

3. Fe-Cu-C TIM parçalarında bakır değişiminin K1c'ye

•

etkisi incelendiğinde bakır oranının artması K ı c 'nin büyümesine sebep olduğu tespit edilmiştir. Kı c'yi büyükten küçüğe doğru sıralayacak olursak sinterleme sonrası suda su verilmiş numune, yağda su verilmiş numune, ısıl işlem uygulanmayan numune şeklinde sıralanmaktadır. 4. Bakır oranı %5'de sabit tutulup grafıt oranı o/o1,5'den %3' çıkartılan Fe-Cu-C numunelerde, grafit oranının aı'tınası Kıc'nin küçülmesine sebep olmuştur. Sertlik artışına sebep olan sementit fazlarının grafıt artışıyla doğru orantılı olarak aıtması beklenir. Buda numuneyi gevrekleştirecektir. Böylece kırılma tokluğu düşecektir. Bu küçülme, suda sertleştirilmiş numunelerde daha büyük oranda gerçekleşmiştir. Fakat yağda sertleştirilmiş ve sinterleme sonrast ısıl işlem uygulanmamış numunelerde, Kıc kayda değer nispette değişmemiştir.

\ �· . •

•

. '

. •

•

Şekil 15. Sinterlcnme sonrası suda su verilmiş, içerisinde %95,9Fe %3,5Cu bulunan TIM numunesi (x500)

Fe-Cu-C TIM parçalarında perlitik bir yapının varolması muhtemeldir. Sinterlenme esnasında grafit, ostenit taneleri içerisine yayınış ve soğuına sırasında bu taneler perlite dönüşür. Perlit, sementit (Fe3C) ve a fazlarından meydana geldiği için, yapı içindeki sementit (Fe3C), m alzemelerin hem kınlma tokluklarının artmasına, hem de sertlığin artmasına sebep olacaktır. Çünkü sementit sert ve larılgan bir yapıdır.

Sc Fe-Cu TIM numunelerinde bakır oranı %3 5 'dan

% � 'aı:ır�larak, bakır miktannın K1c'ye etkisi tespit edılmıştır. Balann artırılması, K1c'nin artmasına neden olmuştur. Ayru içerikli Fe-Cu numunelerinde ısıl işlem Kı c' yi oldukça etkilemiştir. Suda sertleştiTilmiş Fe-Cu numunelerinin Kıc değerleri, yağda sertleştiTilmiş ve sinterlerunişlere göre en fazladır. Yağda sertleştirilmiş numunelerin Kıc değeri sinterlenmişlerden daha fazladır.

numunelerinin kırılma tokluğu ve sertliği Fe-Cu-C numunelerinkine göre daha düşüktür. Milcra yapılannda görüleceği gibi, içerikte grafıt olmadığından grafıt ile demirin reaksiyonu sonucunda meydana gelen ve perlitik yapının içinde bulunan sementitin varlığı söz konusu Fe-Cu

değildir.

IV. GENEL SONUÇLAR

KAYNAKLAR

1. Fe-Cu-o/ol ,5C TIM parçalarının, bakır oranının :leğişiınine göre sertlik değeri incelendiğinde, bakır Jranının artması sertliği artırmıştır. Bakır arttıkça numune çerisindeki gözenekler bakır tarafından doldurulacaktır. )olayısıyla yoğunluğu artan numunenin sertliğinin de Lrtması beklenir. Aynı içerikli numuneler birbiri ile :arşılaştırıldığında sertlik artışının suda en fazla sonra ·agda ve en düşük sinterlenmiş numunelerde olduğu örnlmüştür.

[1] Ö�MEZ, C.O., "Demir Esaslı Malzemelerin Sertliği ve Mıkro Yapısal Karekterizasyonu" Yüksek lisans 'fezi, Sakarya Üniversitesi F.B.E. 1999. [2] w:vw.tozmetal.com, "Toz Metal Ticaret ve Sanayi A. Ş. Internet Sitesi", 2001. [3] ww�.epma.com, "Epma Powder Metallurgy Company Internet Adresi", 2001. (4] KAYALI. E.S., ENSARİ, C., DİKEÇ, F., "Metalik � alzemelerin Mekanik Deneyleri", İ.T.Ü. yayını, Istanbul, 1996. [5] JAMIL, S.J., CHADWICK, G.A., "Investigation and Analysis of Liquid Phase Sintering of Fe-Cu and Fe-Cu-C Compacts", Powder Metallurgy, Volume 28, No 2, 1985. [6] KAY ALI, E.S., ENSARİ. C., "Malzemelerin Plastik �eformasyonu, İlke ve Uygulamaları", İ.T.Ü. yayını, Istanbul, 1993.

%5 'de sabit tutularak, grafıt oranı %1 5'den �3·� çıkartılan Fe-%5Cu-C numunelerde, grafit a�şının ertl k rtışına sebep olduğu görülmüştür. Bu sertlik arhşı � � emır ıle karbonun reaksiyonu sonucu oluşan mikro ap da�i sementit miktarının artışına atfedilebilir. Aynı � :erıklı numuneler birbiri ile karşılaştınldığında suda artışı numunelerde, setlik �rtleşt�r� lmiş yağda �rtleştırı lenlere göre daha yüksek olduğu görülmüştür. ·

Bakır

Kaynaklı Bağlantılann Yorulma Dayanımını Etkileyen Faktörle;

SAU Fen B ilimleri Enstitüsü Dergisi

K.Aydoğdu,

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

K.Gene'

KAYNAKLI BAGLANTILARIN YORULMA DAYANIMINI ETKiLEYENFAKTÖRLER Kenan AYDOGDU, Kenan GENEL ...

Özet

the improvement of fatigue performance of weldı joint is related to enhance of strength of HA withhigh toughness, minimisation of tensile residu stress and stress raiser effect in weld joint. In th study factors affecting fatigue performance of weldt joint with metal are weld process including gas metı are welding, and fatigue life improvement techniqm were investigated briefly.

Tekrarlı yüklernelere maruz kaynaklı makine parçalarında ve/veya yapılarda oluşan hasarların başlıca nedeni yorulmadır. Hasar analizleri sonuçlarından, imal edilen çelik yapılarda yorulma çatiağının çoğu kez gerilme yığılmasının yüksek olduğu çentik etkisine sahip kaynak geometrilerinden başladığı anlaşılmıştır. Ayrıca, gerilme yığılmasının oluştuğu noktaların dışında, bağlantının yorulma faktör özelliklerine etkileyen çok sayıda bulunduğundan kaynak bağlantısı ana metale göre daha düşük yorulma dayanımına sahiptir. Artık çekme gerilmesinin büyüklüğü, ısının tesiri altındaki bölgenin (ITAB) mikro-yapısal etkisi diğer önemli parametreleri oluşturmaktadır. Kaynak bağlantısının yorulma özelliklerinin iyileştirilmesi, ITAB 'ın dayanımının toklukta düşüşe yol açmadan arttırılması, bağlantıdaki çekme artık gerilmesinin ve çentik etkisinin miniınize edilmesiyle ilgili olduğu söylenebilir. Bu çalışma ark kaynağı ve gaz altı kaynağı ile birleştirilmiş kaynak bağlantılarının yorulma özelliklerini etkileyen faktörler ve yorulma arttırmaya yönelik teknikler kısaca ömrüne incelenmiştir. -

Key Words- Yorulma Dayanımı, Kaynaklı Bağlantu Artık İç Gerilme,

I. GIRIŞ •

•

Bilindiği gibi kaynakla birleştiınıe yöntemi malı imalat endüstrisinde geniş kullanım alanına sahipt Makine parçalarının önemli oranda değişken zorlamal altında çalışması nedeniyle kaynaklı bağlantılarda t zaman için yorulma hasarı riski taşırlar [1]. Kaynal birleştirmenin yüksek ısı ve/veya basınç altın gerçekleştirilmesi ve kaynak dikişinde oluşturuh sıcaklığın malzemenin ergime sıcaklığının üzerin, olması bağiantıda ısıl gerilmelere yol açmakta, ayrıc ' ısının tesiri altında kalan bölgenin metalurjik yapısın ana malzerneye göre farklılık gösterınesi dinarn zorlamalar altında çalışan parçacia yorulma çat], başlangıç ve ilerleme süresini kısaltmaktadır. Bunı sonucunda kaynakla birleştirilmiş bağlantının yoruln ömrü her zaman ana metale göre daha kısadır. Diğ , taraftan çatlak başlangıç ve ilerleme safhasım geciktiri etkiye sahip bütün işlemler bağlant1nın yonıln dayanımını arttıracaktır. Ancak kaynak bağlantısının yı I taşıma kabiliyetini, dolayısıyla da yorulma dayanır d arttırma sürülebilecek iyileştim e amacıyla öne tekniklerinin kendi arasında ters ilişki içerisin( 11 genel bir yaklaşu b bulunması öne sürülebilecek zorlaştırmaktadır [2]. Örneğin, parçada kaynak ağzın v, açılması yük taşıma kabiliyetini arttıınıası beklenirke iç kaynak banyosunun aşın fazla tutulması, yüksek ı(). girdisinin bir sonucu olarak kaynakla birl �ştirilrr "P parçadalyapıda ısıl genlnıeler yı çekme türünde oluşmasına yol açmaktadır. Bu tür gerilmeler ise sade

J �

Anahtar Kelimeler

Kaynak bağlantısı, Yorulma ömrü, Artık Çekme Gerilmesi, Çatlak Başlangıcı

Abstract

Fatigue is a major cause of failure in welded machine parts and/or structure subjected to dynamic loading. It has been realised from resnit of failure analyses that fatigue cracks in fabricated steel structures often occur at welded joints where stress concentrations due to the joints geometry are relatively high. 1\lloreover, since there is a number of factors affecting fatigue performance of welded joint, excluding stress concentrated point, welded joints have low fatigue strength with respect to base material. The magnitude of tensile residoal stress, and effect of micro-structural of heat affected zone (HAZ) form other important parameters. It can be said that -

�

K. Aydoğdu, K. Genel; SAÜ Müh.Fak. Makine Müh.BI

Kaynaklı Bağlantıların Yorulma Dayanımını Etkileyen Faktörler

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

K.Aydoğdu, K .Gene1

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

yorulma davranışı için, aynı zamanda statik zorlamalara maruz kalacak konstrüksiyonlarda dahi istemnemektedir

kaynaklı birleştirınelerde oluşan ve makro büyüklükte değerlendirilebilecek hataların önemi daha fazla ön plana çıkmaktadır. Gerçekleştirilen birleştiınıe mümkün mertebe az ve küçük hata içenniş olmasına rağmen, ısının tesiri altındaki bölge (ITAB) olarak tanımlanan ve büyük ölçüde içyapı değişimine uğranuş, kaynak dikişine komşu ana metalin iri taneli ve gevrek karakterde olması, (özellikle çelik malzemelerde) değişken zorlamalar etkisi altındaki parçada potansİ yel yorulma çatlak başlangıç sahalarını oluşturabilmektedir [5-7]. Ayrıca metalin kendisinden, ve daha çok koruyucu gaz yada elektrod örtüsündeki nemden kaynaklanan ergimiş kaynak banyosundaki hidrojen, ITAB bölgesinde iç gerilmelerin etkisiyle çatlak oluşturabilmektedir [6,7]. Böylece kaynaklı parçanın yorulma olayında çatlak oluşum safhası aşılnuş olmaktadır. Hiç şüphesiz çatlak oluşumu kaynak dikişinin sertliği, gelişen iç gerilmenin büyüklüğü ve hidrojen miktanna bağlıdır [ 6].

[2].

Bu çalışmada kaynakla birleştirilmiş bağlantının yorulma

dayanımına etkileyen değişkenler sistematik olarak ele alınmaya çalışılmış ve bağlantının yorulma davranışını iyileştitıneye yönelik metotlar üzerinde durulmuştur. ll. KAYNAKLI BAGLANTILARIN YORULMA

DAVRAN lŞI

Sanayileşnnş ülkelerde üretilen hadde mamülü çelikierin o/o 50 varan kısmı kaynak edilebilir şekilde üretilmekte ve büyük bir çoğunluğu kaynaklı konstrüksiyonlarda k'Ullanılmaktadır. Çekme dayamrm 340 ile 640 MPa arasında değişen bu çelikler kullanılarak in-ıal edilmiş kaynaklı parçaların dinamik yükler altındaki davramşlan ayrıca önen1 kazanmaktadır (3]. Ancak kaynaklı parçalarla yapılan yorulma deneylerinden bağlantının yorulma dayanımının, ana metale göre oldukça düşük değerler verdiği görülmüştür [ 1 ,2�3].

ll.l Kaynak Hataları ve Diğer Çentik Etkisine Sahip Geometrik Süreksizlikler

Şekil 1 'de verilen Wöhler eğrisi kaynağın parçamn yorulma davramşını olan etkisini görülmektedir [4]. Şekil incelendiğinde, iş parçasına taşıyabileceği kuvvet değiştirıneyecek şekilde kaynak yapılmasına rağmen, kaynaklanmış haldeki parçanın yorulma dayanımı, aynı kesitteki parçaya göre çok daha düşüktür. Yorulma dayanımındaki düşüş miktan ortasında delikli parçaya göre de fazladır.

400

-;300

•

�

200

� �

......

- 100 c ro >ı � :J 50

{ �

� �

çatıağın sonunda yorulma Yapılan araştııınalar çoğunlukla yerel gerilme yığılınasına yol açan kaynak akış çizgilerinin düzgün hataları veya kuvvet yönlenmesini etkileyen geometrik süreksizlikler olduğu göıülmüştür [1,3,4,]. Gerekli önlemler alınmasına rağmen, genellikle bütün kaynaklı birleştirmeler farklı büyüklüklerde de olsa hata içernıektedir. Kaynak prosesine ait değişkenierin uygun seçilmemesi doğrudan yada dolaylı olarak bağiantıda kaynak hatalarma neden olmaktadır. Bu hatalar tek boyutlu ve düzlemsel olabildiği hacimsel geometride farklı gibi süreksizliklerden de oluşabilmektedir. Şekil 2 'de şematik olarak kaynak dikişi ve etrafında başlıca oluşabilecek kaynak hataları şematik olarak verilmiştir [8]. Düzlemsel hata olarak göz önüne alabileceğimiz, hidrojen çatlağı, tabakalı yırtılma, nüfuziyet eksikliği katılaşma çatlağı ve katışialar daha küçük olmalarına rağmen, yorulma çatlak başlangıç noktalarını oluşturabilmektedirler. Hatanın parçadaki konumu, büyüklüğü ve zorlanma altındaki kuvvet akış çizgilerinin yönlenmesi bağlantıda doğacak çentik etkisinin büyüklüğünü belirleyecektir (Şekil 3) [9]. · Özellikle kaynak ağzı açılmış parçada birleşme hatası, curuf veya hidrojen çatiağının zorlanma doğrultusuyla açı yaparak konumlanınış olması burada dağuracağı gerilme yığılmasının yanında, ayrıca kayma gerilmesinin çekme ekseni ile açı yapan düzlemlerde değerinin artınası ( � 45° açılı düzlemde en büyük değerini alması) daha da önem arz etmektedir. Burada hata aşın büyük olmasa bile, kayma gerilmesinin yüksek olması nedeniyle hata etrafında mikro düzeyde plastik şekil değişiminin etkisiyle yorulma çatlak başlangıcını önemli oranda hızlandıracaktır.

...

�

--c:

�

E ;:ı

R•O

•

BS 43e0

....

"'!

--------�--�---L--� 1<t

1o'

107

Çevrim sayısı

1o'

)ekil 1 Kaynağın parçamn yonılına davramşına olan tkisi [4] )inarnik yükler altında kaynaklı parçamn düşük yorulma ayanınu sergilemiş olması sadece bağlantının çentik tkisiyle açıklanamamaktadır. Kaynak bağlantısının 1etalurjik olarak, iç yapısının homojen olmayan ölgelerden oluşması, bağlantının çekme iç gerilmelen e kaynak hataları ve/veya diğer geometrik süreksizlikler :ermesi parçanın yorulma davranışını üzerinde önemli randa azaltıcı etki yapmaktadır (3]. Yüzeyi yeterince arlatılnuş çeliklerde toplam örnrün neredeyse % 90 'nı orulma çatlak başlangıcında geçtiği dikkate alınırsa [ 1 ], 85

Kaynaklı Bağlantılann Yoru1ma Dayanımını

Etki1e)'etl�

K.Ayd o�d ·K

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Say1 (Mart 2002)

' l rii gö ·İ. de e ild şek n, ike a MP ,6 166 eri e değ ilm ger soldaki parçanın kaynak eşi k kıs mındaki gerilnc� 608,1 MPa'dır. Burada bağ lantıdaki eşik a�� derecedir, bu açının aza ltılm ası durum1ında �r yığılması etkisi azalmaktadır [ 1 O].

Kaynak dikişinden ana metale geçiş kısnunda kuvvet farklı kalınlıktaki parçalann akışım etkileyecek, birleştirilmesi, aynı kalınlıktaki parçalann eksenlerinin çalaşık olmaması (eksantrik bağlantı), kaynak dikişinde aşın dolgu bırakılması, yanma oluğu gibi geometriler çentik etkisi bağiantıda yapacaktır. Kaynak bağlantısındaki eksantrikliğin (e), parça kalınlığına (t) oram e/t 0,15 olacak şekilde alından kaynaklanmış ve sağdaki parça üzerinden eksenel çekme yükü verilmiş olan bağlantıdaki gerilme dağılımı Şekil 4 'de verilmiştir [1 0]. =

Katılaşma çatiağı Yanma oyuğu

Nufuziyet eksikliği

Dolgu eksikliği Şekil 4 Eksantrik olarak kaynaklanmış bağlantıcia :. gerilme dağılımı [1 O] 11.2 Artık İç Gerilmelerin Oluşumu ve Yorulma(

Davranışına Etkisi

Fazla Birleşme eksikliği Gözeneklik dolgu

Hidrojen çatlağl

Gerilme sıcaklık ve şekil değiştirmenin bir fonksr olarak kaynak bölgesinin ısınma, erime, soğurn katılaşma sırasında oluşmaktadır. Çekme türünde�: gerilmenin büyüklüğü parçaya uygulanan ısı gr: metalin ısı iletim özelliği, malzemenin elastiklik m�: akma sının, kaynak hızı, parçadaki şekil deği� sınırlandırılması ve kaynak şekline bağlı d değişmektedir [9,11]. Ark ve MAG kaynağı kullaru': düşük karbonlu (% O, 14-0, 19) çeliklerde yapılan ge .. ölçümlerinde kaynak dikişi üzerindeki çekme :· gerilmesinin 330-440 MPa arasında değiştiği görülm� [ 12,13]. Şekil 5 'de artık gerilmenin oluşum saflıı sıcaklık ve şekil değiştiıınedeki değişime bağlı ot şematik olarak verilmiştir [ 14]. Kenarlarından hara kısıtlanmış iki metalin kaynağında, başlangıçta ısli ısı! genleşmeye yol açacaktır (Şekil 5'de 1). Sıcaklık yükselme ile birlikte (2) ergimiş metal geri: taşıyamamakta ve böylece plastik şekil değişnr sonucu gerilme sıfıra yaklaşmaktadır. Artan sıcaklı.k.L: � ve 4) ısıl genleşme yumuşama ve ergime işlemi te..: c edecektir. Ergimiş bölgenin soğumaya başlamac;ı � kaynak metalinde de katılaşma kendini gösteımekreı ( 5). Katılaşma, ergimiş bölgeden düşük sıcaklıktaki 1: � bölgeye doğru olan hızlı soğuma ile büyük ora: r hacimsel büzülmeye neden olacaktır. Ancak kay: k ekseni boyunca sıcaklık, kaynak eksenine d r doğrultudaki sıcaklıktan daha yüksek olması neden:� g (ana metal üzerinden iletimle soğuma) kaynak eks;: n boyunca hacimsel büzülme gecikmeli olarak so: n oluşmaya çalışacaktır. Ana metalin bu hare k engellemesi kaynak dikişi üzerinde çekme türünde an iç gerilmenin oluşmasına, sistemde mekanik denge gere r gelişen çekme gerilmesine karşılık ana metalde bası: i: gerilmeleri oluşmaktadır (Şekil 5 'de 6). Çekme türünde gerilmenin kaynak dikişi üzerinde yer alması, bağlantiL

•

(a)

İç bükeylik

Soğuk bindirine Tabakalı yırtılma

Aşırı kök boşluğu (b) Şekil 2 Kaynak hatalan ve gerilme yığılmasına yol açan diğer süreksizlikler (8]

Şekil 3 Kuvvet doğrultusunda ve çapraz konumdaki hatanın neden olduğu gerilme yığılması (şematik olarak) [9].

Bu gerilme analizi Pro Engineer programımn bir alt modülü olan Pro/Mechanica programı kullanılarak yapılmıştır. Düzgün kaynaklanmış parça için nominal 86

SAU Fen Bi1imleri Enstitüsü Dergisi

Kaynaklı Bağlantı1ann Yoru1ma Dayannrum Etkileyen Faktörler K.Aydoğdu, K.Gene1

6.Cilt, l.SaYl (Mart 2002)

Kaynak sonrası kaynak dikişindeki çapak ve diğer kusurların en az 1400 d/d dönme hızındaki taş ile temizlenmesi aynı zamanda dikişteki aşırı dolgu miktannın ve eşik açısının (parça yüzeyi ile dolgu düzlemi arasındaki açı) azaltılması sonucu bu bölgedeki gerilme yığılmasım azalmaktadır. Ancak ilave masraf anlamına gelen bu işlem uygulanırken malzeme yüzeyinde çatlak oluşumuna neden olabilecek bir iz bırakılınamalıdır [ 16].

yük taşıma kabiliyetine ve dolayısıyla da yorulma dayarnmını azaltıcı yönde etki yapması nedeniyle bu gerilınenin büyüklüğü önemlidir. Artık iç gerilmeler yüksek çentik etkisine sahip noktalarda çok eksenli gerilme durumu oluştuıınası, bu noktada gevrek kırılma koşullarını hazırlamaktadrr. Kaynak dikişinde özellikle IT.A.B bölgesinde tokluk değerinin düşmesi çatlak oluşumunu ve ilerleme hızını arttıracaktır [ 6, 7].

( a) 6

-s

3 2

Disk taşlama işleminin taşlama bölgesindeki farklılığa göre yonılına davranışına olan etkisi Şekil 6'da verilmiştir. Sadece kaynak eşiğin taşlarunası durumunda 2x 106 çevrim sayısı için yonılına dayanırnındaki iyileşme % 23 mertebesinde kalırken, kaynak dikiş yüzeyinin tamamen taşlanması durumunda artış % 35 kadar ulaşabilmektedir [ 1 6].

4 T

Kaynak eşik açısının arttırılması durumunda bu noktadaki çentik etkisinin azalması beklenen bir sonuçtur. Alından kaynaklanrmş ve eşik açısı 1 00 derece olan bir bağlantıda, eşik açısının 1 50 dereceye çıkartılması durumunda 2x1 06 çevrim sayısı için tespit edilen yorulma dayanımının iki kat arttığı görülmüştür [ı].

-cr

(b)

Kaynak

V meta li

Klo'

Plastik değ. bölgesi

V � şekil

Ana ın eta l

Kaynak soması, TIG yada plazma kaynağı kullanılarak ana metal ile kaynak dikişi arasındaki geçiş profilinin daha düzgün olmasını sağlanacak şekilde uygulan yüksek ısı girdisiyle geçiş bölgesi yeniden ergitilir.

Ana metal +cr

(c)

500

·,

'\,

..,

� '

,, \,

Çekıne E ;:ı a -

Basma

�

-cr

200

�

160

C'C

�

)ekil 5 (a) Kaynak srrasında sıcaklık, birim şekil leğiştitıne ve gerilme arasındaki ilişki (b-c) alın .aynağında artık gerilmenin dağılımı [ 1 4]

240 ISO

ı 40

'üksek artık iç gerilme ve yüksek çentik etkine maruz oktalar hidrojen kınlması, gerilmeli korozyon ve orozyonlu yorulma hasarı için parçanın en zayıf oktalarını oluşturmaktadır. Korozyonlu yorulmanın erilmeli korozyondan farklı olarak, belirli ortam ıalzeme çifti için değil de, korozyona duyarlı bütün ıetallerde kendini gösterınesi nedeniyle gerilmeli Jrozyona göre daha fazla ön plana çıkmaktadır [ 1 5].

Ka�'llak eşi ği ve kaynak bölgesı taşlanınış

',.

', '

S:ıdece �nak Eşi�de Taşlaruruş

\ .... ' ' ' \ ' ' ' \ ' ' ' ', ' ... , -\ \.

_BS4j60GrA

---

Superciso 70

Alana direnci 685 MP:\

to'

.. ...

çizgi

..... ... ... ... ... ..

Akma direııci 245'MPa

l20 lOO

' ',

Sadece Kaynak Eşi�de TRŞianmış çizgi

' \

Sadeçekaynak yapıl� \

...

to' ıo' Çevrim Sayısı

S3dece �ynak yapılmış

Şekil 6 Taşlama işleminin kaynak bağlantısının yorulma davranışına etkisi [ 16] Böylece hem profilin çentik etkisi İyileştirilmiş olur, hem d e burada bulunması muhtemel yanma oluğu, gözenek ve curuf gibi diğer kaynak hataları yok edilir. Şekil 7 'de taşlama, çekiçle dövme ve bilya püsküıtıne işlemlerinin S-N eğrisinde 2xl 06 çevrim sayısı için belirlenen yorulma dayanımında sağladığı artış miktarı görülmektedir [ 16]. Şekil incelendiğinde her üç işlemin yorulma dayanımındaki sağladığı iyileşme akma sınırıyla orantılı olarak artmaktadır. Deniz suyunda katodik koruma şartlarında çekiçle dövme işleminin, taşlama ya

:.3 Kaynak Bağlantısının Yorulma Davranışını •'İleştirmeye Yönelik Metotlar

Kaynaklı Bağlantı I ann

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

göre

daha

yüksek

korozyonlu

yonılına

dayanımını

Yoru lma

Dayanımını

(a)

sağladığı anlaşılmaktadır (Şekil 7a, b). Korozif etkinin

•

Hava Deniz �-\!Cı D Seıbet f a Katodik

bulunmadığı hava şartlannda, çekiçle dövme yorulma dayamınında% 150'ye aşan iyileşme sağlamaktadır ki bu diğer iyi yöntemin sağladığı artıştan da yüksektir (Şekil 7 a-c). Kaynak

bağlantısındaki

azaltılması,

servis

çekme

sırasında

artık

parça

•

• •

gerilmesinin

üzerindeki

•

etkin

•

gerilmenin azaltılması anlamına gelmektedir. Kaynaklı

1 Ta�ama J

•

no dOzenlemtmyle elde Edilen ortalama iyileşnv:

tutma süresillin belirlemesi ayrıca önem taşımaktadır. Bu temelinde

metalin

ısıtılarak

akma

sınırının

plastik

şekil

değiştinnenin

(

ç ı .

düşürülmesi ve artık gerilmenin etkisindeki bağiantıda kısmen

( r

parçaya uygulanacak gerilme giderme tav sıcaklığımn ve işlemin

K-A

400 "' 100 1000 Akma Sının (MPA)

oluşturulması

yatmaktadır.

�200

(b)

"-""

•

]

......

•

150

TIG düzenlemesiyle el Edilen ortalama iyilCşıı1e

.ıne

•

200

Deniz

j Çekiçle Döv

•

100

fliiYa

•

(c)

._..-

J.-4

ış dı

(.00 800 1000 A kma Sınırı (MPA)

2!- 100

�lU

...-....

b ç

ta sı

y< k<

Ha;va-

] 150

th-

-E ce

. •

•

200

� •

•

ıBilya BombardırnamJ

Tl G düzenlemesiyle elde Edilen ortalama iyi leşttıe

kı

ba ge

400 600 800 ı 0(10 Akma Sınırı (MPA)

Şekil 7 (a) Taşlamanın (b) çekiçle dövmenin (c) bilya bombardımanının kaynaklı

yorulma dayanuruna etkisi [ 16]

parçaıJl 2

uygulanaca! 3 işlem sıcaklığını belirlemektedir (6,7]. Ark kaj.rna� birleştirilmiş düşük karbonlu (%0, 14) çelilde yap arı

Dolayısıyla malzemenin akma sının,

çalışmada,

strain-gage kullanılarak parça iiZJe� 4 birim şekil değişimi ölçülmüş ve artık gerilme değ:. hesaplanıştır. Isıl işlem öncesi 330 MPa olan gei

560°C sıcaklığa 4 saatte ısıtma ve bu sıcaklıkta ı ; tutulmak suretiyle gerçekleştirilen gerilme g i d e ıınt işlemi sonrasında 90 MPa'a düştüğü görülmüştür. J:

. 88

SAU Fen

Kaynaklı Bağlantılann Yorulma Dayantmını Etkileyen Faktörler

Bilimleri Enstitüsü Dergisi

K.Aydoğdu, K.Genel

6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

karşın yüzeyden ı mm derinlikte ölçülen sertlik değerindeki değişme sadece 50VSD mertebelerinde kaldığı tespit edilmiştir [12]. Verilen örnekten anlaşıldığı gibi gerilme gideııne işleminin uygun yapılması durumunda artık çekme gerilmesinde % 73 '!ere varan bir :iüşüş elde edilebilmektedir.

7 türündeki artık gerilme değerini azaltmak ımacıyla kaynak dikişine uygulanacak olan soğuk ezme, ;ekiçle dövme, bilya püsküıtıne gibi işlemlerin sadece :ek.n1e gerilmesi değerini azaltınadığı aynı zamanda şlernin uygulandığı bölgede soğuk şekil değiştirmenin .onucu olarak sertliğin arttırması ilave iyileşmeler ağlamaktadır [ 1,2].

�ekme

9 10 ll

III. SONUÇLAR

12 ]enel olarak yorulma dayanınu geliştiııne teknikleri ncelendiğinde her tekniğin farklı oranda yorulma .avranışında gelişme sağladığı görülmektedir. Bir �kniğin bir diğerine olan üstünlüğü malzeme özelliği ve azı teknolojik şartlara bağlı olduğu tespit edilmiştir. 'ekiçle dövme, bilya püskürtıne, kaynak dikişinde apılacak taşlama ve yeniden ergitme metotları ilave :çilik ve malzeme giderleri eklemesine rağmen yorulma ayanımının iyileştirilmesi etkilidir. Basma gerilmesi luşturacak tekniklerinin yanında, gerilme giderme vlamasının kontrollü bir şekilde uygulanması servis rasında parça üzerideki etkin gerİlıneyi azaltarak )rulma dayanımını arttırmaktadır. Burada kaynaklı )nstruksiyonun büyüklüğü en önemli kısıtlayıcı kendir. Çentik etkisini azaltmak amacıyla, taşlama, IG ve plazma yöntemleriyle kaynak profılinin izeltilmesi de başlıca uygulanabilecek yöntemlerden bir

15 16

tçıdır. tsaca, çatlak oluşum safhasını engellenıek ve/veya ciktirici etkiye sahip bütün uygulanabilecek teknikler

ğlantının yorulma özelliğinin iyileştirilmesi anlamına lmektedir. KAYNAKLAR

R.I., Stephens, Metal Fatigue in Engineering, John Wiley&Sons, (1980). K.Aydoğdu, (2002) Kaynaklı Bağlantıların Yorulma Dayanımını Etkileyen Faktörler, Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, (2002) Tauscher, H, (Çev.Güleç, Ş., Aran, A.) Çelikierin ve Dölane Demirlerin Yorulma Dayanımı, MBEAE Matbaası, Gebze (1983) S.J. Maddox, (2000) Fatigue Design Rules for Welded Structures, Prog.Struct.Engng.Mater. 2, 102-109. H.O.Fuchs,

H.J.Bargel, G.Schulze, (Çev.Güleç, Ş., Aran, A.) Malzeme Bilgisi, c.l, MBEAE Matbaası, Gebze (1988). L.M. Gourd, (Çev. B. Eryürek, O. Bodur, A. Dikicioğlu) Kaynak Teknolojisinin Esasları, Birsen Yayınevi.( ı 996). S.Anık, Kaynak Tekniği C.3, Çelikierin Kaynak Kabiliyeti, İTÜ Kütüphanesi, 1030, (1975). Metals Handbook, Fatigue and Fracture Control of welments, American Society for Metals, Metals Park, Ohio, (1996) S. Amk, Kaynaklı Tasarımın Esasları, Ders Notlan E. Kara , K.Genel, Yayınlanmamış Çalışma. S. Kalpakjian, Manufacturing Processes for Engineering Materials, 3 th edition. Addison Wesley Longman, (1997) Olabi, A.G., Hashmi M.S.J.,(1995) The effect of post-heat treatment on mechanical-properties and residual-stress mapping in welded structural steel, J. Materials Processing Technology, 55, 117-122. M.Chiarelli, A.Lanciotti, M.Sacchi, (1999), Fatigue Resistance of MAG welded Steel Elements, International Journal of Fatigue, 21, 1099-1110. K. Easterling, Introduction to the Physcal Metallurgy of Welding, Butteıworths, London, (1983) D. Jones, Principles and Prevention of Corrosion, Prentice Hall, USA, ( 1996) K.J.Kirkhope ve diğ. (1999), Weld Detail Fatigue Life Improvement Techniques, Part 1 :Review, 12, 447-474.

Bu�u��·lı

Sın ır Şartlannda Özd eğe r Parametresi Süre ksiz Sturm-Liouville Proble�ınuı�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1 .Say1 (Mart 2002)

Speıctral

O.Ş.Muhtarov, M.kadakal,

Ozel�" ·�

'-A

SINIR ŞARTLARINDA ÖZDEGER PARAMETRESi BULUND SÜREKSiZ STURM-LiOUVİLLE PROBLEMİNİN BAZI SPEKTRAL ÖZELLİKLERİ

O. Ş. MUHTAROV, Mahir KAD AKAL ve Nihat ALTINIŞIK

şartlarının birinde özdeğer parametresi bulunduran parçalı

sürekli

katsayılı

Sturm-Liouville

Bu çalışmada katsayılar1 sonlu [a, b] aralığınr : a < c < b iç noktasında genel olarak süreksiz o an

problemi

incelenmiştir. Sınır şartlarına süreksizlik noktasında çözümün sağ ve sol limit değerleri arasındaki bağıntı olarak verilen iki tane geçiş şartı da eklenmiştir. Farklı bir yaklaşımla araştırdığımız problemin operatörü

incelenmiştir,

kendine

eşlenik

olduğu

özfonksiyonlar sisteminin halinde( y

Ö1 , y

serisine açılım özellikleri

Ö2

yeni

sonuçlar

özel

olduğu

durum

için)

- P1 u(b)-�2u'(b)

(

are

investigated.

between the right and left hand limit of the solution at conditions. By the different approach we examine the resolvent operator, prove selfadjointness in the sense of W alter [ll] and investigate the properties about the expansions on the system of eigenfunctions for the

Ö1 ,y2

Ö 2)

special

case

8 2 u, (c + o)

P i , yi, 8i (i= 1,2). reel sayılardır ve

the point of discontinuity are added to the boundary

the

f3;

P �>

X = c noktasında sonlu sağ ve soltirnit değerle ri mı olan reel değerli fonksiyondur. Ayrıca, p: = ı� 2 a. 2 P ı > O şartının sağlandığını da kabul edeceğiz. Walter'� makalesinde olduğu gibi, eğer (I.l)-(1.5) prd!1 herhangi bir Hilbert uzayında kendine eşlenil operatör için özdeğer problemine indirgenebilir1: halde bu probleme kendine eşlenik problem diye�:; (I.l )-(I. 5) probleminin bazı özel halleri [ 1] kaynaklarında farklı yöntemlerle incelenmiştir.

Two

transmission condition, which given by as relations

� + 8; >O, y � + 8 � >O şartlarını sağlıyorlar; � [ a, c) ve ( c, b] aralıklarının her birinde sürekli ol�

parameter contained both in the equation and one of

problem.

(I.3ı

with piecewise continuous coefficients and eigenvalue

considered

(I. 1 )

[ a, c) u (c, b]

ıt: geçiş şartlarından oluşan bir sımr değer p�o l�rL inceleyeceğiz. Burada 'A kompleks parametrr:

Süreksiz Sturm-Liouville Problemi,

conditions

x E

) A-(a1u(b)-a2u'(b))

y 2 u' (c

Absıract-In this paper the Sturm-Liouville problem

boundary

Sınır-değer problemi, Rezolvent operatör

the

'Au

sımr şartlanndan ve X = c süreksizlik noktasmdakJ 81 u(c+ O) y 1 u( c- O) (l·

Walter'in[ll] uygun sonuçları ile çakışıyor.

Anahtar Kelime/er:

diferensiyel denkleminden, uç noktalardaki u(a) =O

anlamında

ispatlanmıştır

Bulduğumuz

araştırılmıştır.

Tu: = -u'' + q( x)u

Resolvent

Walter [ll]

GİRİŞ

Özet-Bu makalede hem denkleminde, hem de sınır

(when

�

the

obtained new

results

are

coincided with the corresponding results in W alter

fıziğin bazı problemlerinde Lt Matematik değişkenine göre kısmi türev sadece difereı.· denklemde değil aynı zamanda sınır şartlarında da d• çıkmaktadır. Böyle problemlere uygun olan sp<�r problemlerde özdeğer parametresi sadece difere� denklemde değil sınır şartlarında da bulunmaktad� [8]). (1.4)-(1.5) biçimindeki 'geçiş şartlan' ise r� fiziksel ve mekanik özellikleri bulunan cis' arasındaki ısı ve madde iletimi veya başka �r süreçlerinde ortaya çıkmaktadır,([4], [6] ve [10]).

(ll).

Key Words:

Discontinuous Sturm-Liouville problem,

Boundary-value-problem, Resolvent operator

O. Ş. Muhtarov Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen-Edebiyat FakültesiMatematik Bölümü TOKAT, muhtarov@gop.edu.tr

�

M.Kada al N. Altınışık Ondokuz Ma)'ls Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Matematik Bölümü55139 Kurupelit-SAMSUN, mkadakal@omu.edu.tr

SAU Fen

Sınır Şartlannda Özdeğer Parametresi Bulunduran Süreksiz Sturm-Liouvil1c Probleminin Bazı Spektral ÖzelJikleri O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Aitınışık

Bi1imleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Il.

SINIR-DEGER-GEÇİŞ PROBLEMİNİN UYGUN HİLBERT UZAYINDAÖZDEGER PROBLEMi BiÇİMİNDE İFADESi

Lemmall.l.

ispat. F,GED(A)

(u)b:= �1 u(b)- �2 u'(b), (u)b: = a1u(b)- a2u'(b) yararlanırsak,

u, v

her

Fı

(TF1)(x)G1 (x)dx+-(-(F1)b)(G1) p

(ll. 2)

( U) b (V) b

+ w{Fı,Gı; c- O - w( Fı , G ı; a +

F1 (x) E L2[ a, b]

+ w(Fı , G ı ; b

)- w(Fı , G ; c +O)

F2 E <ı elemanlarının

L2 [ a, b] EB Cl lineer uzayında iç çarpımı

<F ,G>p -p(oı) b( F ı) b +

(II.3)

' 1 - p (Fı) b(G ı) b

F1(x)G1 (x)dx +- F2 G2

) - w(Fı,o ı; c+ o)}-

+ { w(F]> G1; c - o ,

formülü ile tanımlayalım.

)

Şimdi iki bileşenli ,

<AF,G>p=

olduğunu gösterebiliriz.

P[ u(b)V ' (b) - U'(b)V(b)] = (U) b (V) b

şartı sağlanıyorsa

iki tane keyfi eleman olmak üzere

[ a, b] için

F1 (x)

= 8182

Lagrange formülünü (bak örneğin (5]) uygularsak,

(II.l)

kolayca

y1y2

operatörü simetriktir.

Eğer

gösterinılerinden

Eğer

O halde

(F1)b(G 1) b- (Fı)

-p

(G ı)b

iç çarpım uzayının bir Hilbert uzayı olacağı açıktır. Bu uzayda tanım bölgesi D(A) [ a} c)

= {FEHP Fı ,Fj

(c, b]

süreklidiri er;

mevcuttur, y2

fonksiyonlarının

aralıklarının

F1(c + o), Fı'(c ± O) F 1(a) = O ,

Fı' (c- O) = 82Fı' (c+ O);

olan

biri

her

her birinde mutlak sonlu limit değerleri

y1F1 (c-O)= 81F1

F2 = (F1 )b}

(c+O) (II.4) eşitliğini

A: HP �H P operatörünü

F1 (x)

(Fı )i,

eşitliği ile tarumlayalım.

(Ll)-(I.5)

F1 (x)

sınır-değer

ile

u (x) ED(A) AU=A.U U:= (u)b

(II.6)

biçiminde yazılabilir. Böylece

G1 (x)

fonksiyonlan

(I.2)

F1, G 1 (11.8)

sınır

şart1nı

(1.4 )

ve (1.5)

sağladıkları için

geçiş problemi

)peratör-denklem

W(F1,G1; x)

W(F1, G1; x): = F1 (x)G i (x)- Fı '(x)G 1 (x)

(II.5)

halde

burada

fonksiyonlarırun Wronskiyeni gösterilmiştir.

:= O

buluruz;

eşitliği sağlanır.

F1, G

fonksiyonlarının

geçiş şartlarıru sağladığını ve lernmanın şartını dikkate

(I.l )

alırsak,

:ts) problemini bir Hilbert uzayında tanımlı olan bir .ineer operatör için özdeğer problemine indirgemiş olduk.

Sınır Şartlannda Özdeğer Parametresi Bulundurc

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Süreksiz Sturm-Liouvi11e Probleminin Ba

6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

Spektral Özellikle O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Altınış

w(� Üı o)= ,

;c-

8ı

-F1 (c+ O)

Yı

F1(c- O)

Üı (c- O)- F{(c- O)Gı (c- O)

8ı -' Gı (c+ O) Yı

8ı

- __:_F{(c +O)

Yı

ö _,

_::;...201 Yı

de yerine yazarak (II.2) eşitliğini de dikkate alırsak, talep

eşitliğini, yani ederiz.

(I. ı )-(I. 5)

Sonuçll.l.

reeldir.

Not:

q(x)

AF;G >p=< F,AG >p A operatörünün simetrik

probIeminin

olduğunu elde

Lemmaill.l. reel değerli

fonksiyonu

özdeğerleri

özfonksiyonları ise b

U ı (X) U2(X) r (X) dx

u2(x)

Herhangi q ( x)

ise

uygun

- - ( U l ) b ( U2) p

çözümü

[a1,a2]

aralıkta

sürekli

değeri

lernma

I spat. A operatörü simetrik olduğu için,

ispat edilir .

Şimdi

•

özdeğerlerine uygun

için

A-1 ve A2 farklı

çözüm A

lernma dan

diferensiyel denkleminin iki tane çözümlerini

başlangıç

(III.7

(lll.�

fonksiyonu

değişkeninin [9]

kitabındı:

tanımlayacağız.

sayısının

�(x, A,)

[a,c]

x( x,:

aralığında

u(a)= O , u' (a) = 1

şartlarını sağlayan çözümünü

(III.9

$ı (x, lı.)

[c, b] arabğında (1.1) diferensiyel denkleminin u(c) =Yı

OPERATÖRÜNÜN REZOLVENTİ

Bu kesimde özdeğer olmayan her A. E Cl

yararlanarak

gösterelim. � 1 (x, A) fonksiyonu tanımlandıktan son

uzayında ortogonal olacak, yani (11.12)

eşitliği sağlanacak.

Öı

�1(0,A.)

, u'(c) =Yı

<f>�(O,A.)

(III.l

başlangıç şartlarını sağlayan çözümünü tanırolayabilir

Bu çözümü

operatörünün regüler değeri olduğunu göstereceğiz ve ayrıca,

halde

xE[a1,a2]

Titchmarsh'ın

diferensiyel denkleminin

III. A

ise

q( =

Teorem l .5' in ispatındaki yöntemle tam benzer şekil

eşitliği sağlanır.

aralığında tanımlı

fonksiyonu verilsin. Eğer

bulunur

fonksiyonudur.

(1!.12)

özelementleri H

(III. 6

veya i = 2 ) başlangıç şartlarını sağlayan u(x,;

x E [a1, a2]

82U i (c + O)

u(ai)= f (A.) , u'(ai) = g(A.)

A-1 ve A-2 (I.l )-(1. 5) probleminin herhangi iki ve

(III.5

diferensiyel denkleminin

değerli fonksiyonlar olarak kabul edebiliriz.

u1 (x)

{ -u"+q(x)u} =lıvu,

reel değerli fonksiyon, (1.2)-(1.5) şartlarının

özdeğeri,

U ı (c + O)

f (A-) ve g(A.) tam fonksiyonları için

için (I.1)-(1.5) probleminin bütün özfonksiyonlarını reel

farklı

F2 (III.J

İlk önce aşağıdaki önemli lernınayı verelim.

katsayıları rçel sayılar ve bütün özdeğerler reel olduğu

Sonuçll.2.

(III.3)

sınır-değer-geçiş problemi şeklinde yazalım.

(II.l 1 )

bütün

U1 ( c- O)

2U i (c Y

o) eşitliklerini (ll.7)

olunan

[a, c) u (c, b] (lll.

,x E

(P1Uı(b)-P2U}(b))+ A.(a1U1(b)-a2U}(b))

(II.ı

halde (II.9) ve (II. ı

(c+O)

G1 ; c +o)

bulmuş oluruz.

w 1,

{-U i'+q(x)U 1 } lvU F1 (x) U1(a) O

� 2 (x, A,)

ile gösterelirn. Benzer şekilc

[c, b] aralığında (Ll) diferensiyel denkleminin

ı R(A-,A): = (A- A.I) -

rezolvent operatörünü inceleyeceğiz. Keyfi FE H

elernam için

(A- A.I)U

başlangıç şartlannı sağlayan çözümünü

(III. 1)

göstererek,

çözümü

tanımladıktan

aralığında(I.l) diferensiyel denkleminin

operatör denklemini, onunla eşdeğer, homojen olmayan

X ı (x, A)

sonra

[a. ı

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Sınır Şartlannda Özdeğer Parametresi Bulunduran Süreksiz Stunn-Liouvi11e Probleminin Bazı Spektral Özellikleri O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Altınışık

ı. T •

u(c)

öı

yı

Xı(O,A.) , u'(c) =

8ı

Yı

x2(0,A.) (III.12)

başlangıç şartlarını sağlayan çözümünü

�

gösterelim. LernmaiiLI

4> i (x, A..)

gereği

için (1.1 )-(I.5) probleminin çözümü olur. Diğer taraftan X( x, A) fonksiyonunun tanımı gereği

X1 (x, A,)

x(b,Ao) = Uı Ao+�ı X'(b, A.o ) = a ı Ao + �ı

ile

, x i (x, A)

) (i 1,2) fonksiyonlan A, -nın tam fonk:siyonlarıdırlar. ) Bu fonksiyonların tanımları gereği =

�(x, A.):

� 1(x, A), x E [ a, c] ==

x(x,A..):=

eşitlikleri sağlanır.

�ı(X, A) ,X E (C, b] '

(111.13)

X ı (x, A.), x E[a, c]

olduğu için sonuncu iki eşitlikten x(b,A-0) ve x'(b, "A0)

Xı(X,A),x e[c,b]

sayılarının en az birinin sıfırdan farklı olduğu elde edilir. Yani x(x, A-0) x(x,A-0) � O dır. O halde

eşitlikleri ile tanımlı $ ve X fonksiyonları [ a,c) u (c, b]

(I. I )-(!.5)

(Ll) denklemini ve (I.4), (I.5) geçiş şartlannı sağlayacaklar. Ayrıca <}>(x, A.) çözümü (1.2) sınır şartını,

fonksiyonu

x(x, A.)

sayısının özdeğer olmadığı varsayımı ile çelişkidir. Böylece özdeğer olnıayan her lıv E (l, için ro 1 (A) -:1:- O

ise

(I.3)

sınır

şartını

çözümüdür, yani

sağlayacaktır.

X E [a, c) ve wA. (<t>ı X 2 ; X) ' X E(c, b] Wronskiyenleri x değişkeninden bağımsız olduklan için sadece A değişkeninin tam fonksiyonlarıdırlar. Aşağıda wi. ($ı ' X ı ; X)

A. = A.0

için

probleminin

özfonksiyondur. Bu ise

A = A.0

olduğu ispat olunur. x E (c, b] durumu için de ispat tam benzer şekilde yapılabilir. Bu teoremden ve Wronskiyenin özelliklerinden aşağıdaki sonuç elde edilir.

•

t' l'

Sonuçlll.l. X1( x,

gösterimierinden de yararlanacağız.

(Lemmalll.2.

Özdeğer olmayan her x E [ a, c) u (c, b] için co (x,A.) -:t. O dır.

A..

E Cl

fonksiyonları

ve her

[a, c]

fonksiyonlan ise

X ı( x, A)

Özdeğer olmayan her A E Cl için $1 (x,A) , aralığında, [c, b]

� 2 (x, A) ,

aralığında lineer

6ağımsızdırlar. SonuçllL 1 gereği özdeğer olmayan her A E Cl için (I. 1) diferensiyel denkleminin genel çözümünü

rispat. Önce özdeğer olmayan her A ve her X E [a, c] için .co(x,A) *O olduğunu ispat edelim. Aksini kabul edelim. O halde özdeğer olmayan �n az bir A0 E Cl için ro 1(A-0)=O olur. O halde �ı(X,A0) ve Xı(x,A-0) lineer bağımlı olacak, yani

u(x,A)

C1�1(x,A)+D1x1(x,lıv),x E[a,c) ==

C2�2(x,A)+D2X2(x,A.),x E(c,b]

(III.l4)

biçiminde ifade edebiliriz; burada C 1 , D 1 Cı , Dı keyfi sabitlerdirler. O halde sabitin değişimi yöntemini uygulamakla (III.2) homojen olmayan denkleminin genel çözümünü x E [a,c) için

1lacak şekilde

;;:

O sayısı mevcuttur. Buradan

ılde edilir.

lur.

Dolayısıyla x(a,A-0) = 0

B öylece x(x,A.0) fonksiyonu (1.2) sınır şartını da

ığlam1ş o lur. x(x,A-0) fonksiyonu A A0 değeri için .1) denkleminin, (1.3) sınır şartını ve (I.4), (I.5) geçiş artlarını da sağladığından X(x,A0) fonksiyonu A A0

(l) 1

Xı(y, A.)F1(y)dy+

(lıv) X

cı� 1(X,A)+DıXı(X, A)

biçiminde, x E (c,b] için ise

<l>ı (X, A)

(III.15 )

Sınır Şartlannda

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Özd eğer Parametresi Bulundura

Süreksiz Sturm-Liouvil1e Probleminin Baı

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Spektral Özellikleı O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Altınışı

Cı = (x,t.. ) <h + ro 2 (A.)

ro2 (y,A.)

Fı ro 2 (A.)

X ı (y,A.)Fı(y)dy+

X 2 (y, A)F1(y)dy +

Dı

(111.16)

ı ro1(y,A)

�1(y,A.)Fı (y)dy a

sabitleri için bulduğumuz değ er1e

C1, D i

elde edilir.

(III.15) ve (III.16) ifadelerinde yerine yazarak gerek düzenlemeleri yaparsak, (III.2)-(III.6) problerninı çözümü için bütün [ a,c) u (c,b] delinmiş aralığında

biçiminde ifade edebiliriz. (III.2) diferensiyel denkleminin (II. ı 5) ve (III. 1 6) eşitlikleri ilke verilmiş genel çözümünü (III.3)-(III.6) şartlarında yerine yazarak C1, D i sabitlerini bulabiliriz. (III.l S) ifadesini (III.3) sınır şartında yerine yazarsak

U1 D1x(a,A.)

�(y,A.) Fı( )d y Y w(y,A.)

x(x,lv)

a X

eşitliğini elde ederiz. A. özdeğer olmadığı için X(a, A.) 1= O dır. Dolayısıyla D ı O dır. (III. ı 6) ifadesini

x(y,A.)

<P(x,A)

(III.4) sınır şartında yerine yazarsak,

ro(y,A)

Fı( )d Y

�(

Fı

ro ı (A) '1'

"A)

foıınülünü elde ederiz.

eşitliğini elde ederiz. D ı

Teoreıniii.l. Özdeğer olmayan her A E Cl sayısı (I1.4 (II.5) eşitlikleri ile tanımlı olan A operatörünün regül� değeridir ve ayrıca R(A.,A): H ---;,H rezolve: P P

için bulduğumuz

değerleri de dikkate alarak (111.15) ve (111.16) ifadelerini (III.5) ve (III.6) geçiş şartlannda yazarsak, C1 ve D2

operatörü kompakt operatördür.

değerlerini bulmak için aşağıdaki lineer denklem sistemini elde ederiz.

•

Ispat. x(x, A.)�(y, lı..) ro(y,A.)

Yı�ı(c,A.)C1-8ıxı(c,A.)Dı

Y ıXı(c,A.) roı(A.)

<t>ı(y,A.)Fı(y)dy+

�(x,A.)x(y,A.) ro(y,A.)

X2(y, A.)Fı(y)dy +Sı

c, �) 81�� 2�(_;_ /... + ___; ro ı (A.)

G1(x, y; lv): =

Fı ro ı (A.)

<f>ı (c, A.)

Y2�i(c,A.)Cı-D2X2(c,A.)Dı

YıX}(c,A.) co 1 (/...)

a <X <y <b _

b c

y =t C

U1 (x, lı..) =

�ı(y,A.)F1(y)dy +

G1 (x, y; A.)F1 (y)dy + a

Fı O)

2 (A.)

$(x, A.)

X2(y,A. ) F1(y)dy +1)2

biçiminde ifade edebiliriz. Buradan R(A. ,A) rezolve operatörü için

F2 cf>2 (c, A.) ro 2 (/\,)

Bu sistemin deterıninantı -818 2 ro 2 (A.) *O olduğu için tek

gösteriminden yararlanarak sonuncu foıınülü

bir

a <y <x <b ,x,y :t c

çözümü

�i (x, A), X i (x,A) yararlanarak sonuncu

bulunur.

fonksiyonlarımn tanımlarından denklem sisteminden

R(A.,A)F

Fı G1 (x, y; A.)F1 (y)dy + �(x,A.) CO ı (A.)

Sınır Şartlannda Özdeğer Parametresi Bulunduran Süreksiz Sturm-Liouville Probleminin Bazı Spektral ÖzelJikleri O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Altınış1k

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sayı (Mart 2002)

Sonuç olarak, Teoremiii.l , TeoremiV.l ve integral Denklemler teorisinden iyi bilinen Hilbert-Schmidt Teoremi (bak örneğin[?, Theorem 6.41-A]) gereği aşağıdaki teoremi elde ederiz.

formülü elde edilir.

Ş imdi BA : L2 [ a, b] � L 2 [ a, b] , BA. : HP ,.....,

C 1_

�

HP operatörlerini b

TeoremiV.2.

BA.Fı

BAF:=

( BA.Fı )

��A) ��A) ( (J)

ffi

biçiminde sıralayarak, özelementler

$( x, A)

B��

uygun

normlandırılınış

$( •, A)) b

CA. biçiminde

ifade

edebiliriz.

biçiminde gösterilmek üzere, her F E HP elemanı için

B;ı

operatörü L2 [ a,b] Hilbert uzayında kompakt olduğu için ,.._,

(bak örneğin[2 chapter 10]), BA. operatörü HP Hilbert uzayında kompaktdır. CA.

uzayında (II.4), (II.5)

eşitlikleri ile tanımlarsak, R( A, A) rezolvent operatöıünü

R( A. A)

Hilbert

eşitlikleri ile tammlı A operatörünün sayılabilir sayıda reel özdeğeri mevcuttur, her özdeğerin cebirsel katı sonludur, özdeğerler dizisi alttan sınırlıdır ve sonlu yığı lma noktası yoktur. Her özdeğer cebirsel katı sayıda yazılmak kaydı ile, özdeğerler dizisini A 1 < A 2 <...

,....._

....,

n=l

operatörünün HP Hilbert

Fourier serisi

uzayında kompakt olduğu açıktır. D olayısıyla özdeğer olmayan her A E re için R(A, A) operatörü de Hp

n�n

=< F'

�n

Hilbert uzayında F elemanına

yakınsak olacaktır;

uzayında kompakt olacaktır. IV.

(IV.l)

ÖZFONKSiYONLAR SİSTEMİNİN SERİSiNE AÇlLlM

n=l

Önce aşağıdaki teoremi ispat edelim.

edilir.

TeoremiV.l.

(11.4) ve (II.5) eşitlikleri ile tammlı A operatörü HP Hilbert uzayında kendine eşleniktir.

Bu teoremden aşağıdaki önemli sonuçlar elde

SonuçiV.l. Her

f EL2(a,b]

fonksiyonu

L2(a,b]

Hilbert uzayında (I . ı )-(!.5) sınır-değergeçiş probleminin <p , n= 1,2, ... özfonksiyonlar sisteminin

{ n}

Ispat. •

A operatörünün (II.4) eşitliği ile verilmiş D(A) tanım bölgesinin HP Hilbert uzayında her yerde yoğun

olduğu açıktır. Ayrıca, Teoremiii.l. gereği A operatöıiin en az bir regüler değeri mevcut olduğu için, kapalı operatördür. Yine Teoremiii.l gereği ImA* O olacak

f(x)

n=l

sekilde her A E Cl sayısı için A - 'AI ve A + Al operatörlerinin her birinin değer bölgeleri bütün uzayı HP Hilbert ile çakışmaktadır, yani -

•

(A- A.I)D(A) =HP

ve (A- 'AI)D(A) =HP

serisine açılır. ispat. Bu sonucun ispatı için (IV.f) fonnülünde FE H P

eşitlikleri

sağlanır. Ayrıca LernmalLl gereği A operatörü simetriktir. O halde simetrik operatörlerin genişlemesi hakkında Fonksiyonel Analizden iyi bilinen teorem gereği (bak, örneğin [2, Chapter8, Theorem2 .2]) A operatörü kendine eşlenik olacak.

elemanını özel olarak F

f(x)

almak yeterlidir.

SonuçiV.2. Her fE L2[a,b] fonksiyonu için

Sınır Şartlannda Özdeğer Parametresi Bulunduran

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

6.Cilt, l .Sayı (Mart 2002)

Süreksiz Sturrn-Liouville Probleminin Bazı Spektral Özelliklen O.Ş.Muhtarov, M.kadakal, N.Altınışık

(IV.2) n=]

KAYNAKLAR

(IV.3)

1 Fulton, C. T., 'Two-point boundary value problem with eigenvalue parameter contained in the bounda� conditions', Proc. Roy. Soc. Edin. 77A, 293-308, 1977. 2 Lang, S., 'Real Analysis' Addison-Wesley, Reading Mass. 1983. 3 Langer, R.E., 'A problem in diffusion or in the flow o· heat for a solid in contact with a fluid' Tohoku Math.JJ: (1932), 360-375. 4 Mukhtarov, O, Sh and Demir, H., 'Coerciveness of thı discontinuous initial-boundary value problenı fo· parabolic equations' İ srael Journal of Mathematics 1 ı, (1999), 239-252 5 Naimark,M.N., 'Linear Differential Operators', Ungar New York, 1967. 6 Rasulov, M. L., 'Methods of Contour Integration North-Holland Pub. Comp. Amsterdam 1967. 7 Taylor, A.E., 'Introduction to Functional Analysis John Wiley, 1958. 8 Tikhonov, A. N and Samarskii, A.A., 'Equations o Mathematical Plıysics' Oxford and New York, Pergamor (1963). 9 Titchmarsh, E. C.,'Eigenfunctions Expansim Associated With Second Order Differential Equations I' 2 nd edn, Oxford Univ. Press, London.

n=l

eşitlikleri sağlanır.

ispat. (IV.l) fonnülünü

P1 (x)

n=O

Fı

< F,�n >H ·<l'n (x) (IV.4)

<F,<J>n >H,· { <pn )

n=O

biçiminde yazalım. Bu forınülde özel olarak F

o =

alırsak,

o ı

n=O

10 Titeux, I and Yakubov, Y., 'Completeness of roo1' functions for thermal conduction in a strip with piecewist continuous coeffıcients' Mathematical Models ane Methods in Applied Sciences. Vol. 7, No 7 (1997) 1 035· : 1050. l l Walter, J., 'Regular eigenvalue problems witl eigenvalue parameter in the boundary conditions', Matlı/ ( z. 133, 301-312. (1973)

n=O

eşitliği, yani (IV.2) ve (IV.3) eşitliklerini elde ederiz.

Sonuç4.3.

Her

L2 [ a, b] için b

f(y)<p0 (y)dy . ( <pn ) n=O

eşitliği sağlanır. •

Ispat. F

f(x) =

sonucun

ispatı

için

(IV.4)

foınıülünü

elemanı için yazmak yeterlidir.

M Fe Kı

TEŞEKKÜR

.1\ -

O. Ş. Muhtarov bu çalışınanın yapılmasında NATO-PC-B prograrnı çerçevesinde kendisine sağlanan destek için TÜBİTAK'a teşekkür eder.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Elektrik Güç Sistemlerinde Kaotik Olaylann Başlangıç Şartianna Hassas Bağımlıhğı

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

M.A.Yalçm, Y.Uyaroğlu

ELEKTRiK GÜÇ SİSTEMLERİNDE KAOTiK OLAYLARıN BAŞLANGlÇ ŞARTLARINA HASSAS BAGIMLILIGI M.

Ali Yalçın, Yılmaz Uyaroğlu

••

Ozet

Bu çalışmada,geniş bir yükleme durumu aralığındaki bir güç sistemindeki kaotik davranışlar yardımıyla simülasyonları bilgisayar gözlemlenmektedir. "Tuhaf çekici" olarak ta adlandırılan Kaos'un varlığı lyapunov üstellerinin hesaplanmasıyla elde edilmektedir. Bilimdeki temel bir inanış, deterministik sistemlerin önceden belli olmasıdır. Verilen deterministik model, bir başlangıç şartı ve çalışma altındaki bir sistemi tanımlar ise, sistem davranışı bütün zamanlar için önceden bilinebilir. Son zamanlardaki, determinizmin kaotik sistemleri önceden tahmin ederneyeceği keşfi bu bakış değiştirmiştir. Kaos'taki bu buluş tarzlarını bilimlerdeki ve mühendislik sistemlerinde geniş olarak karşımıza çıkan karmaşık ve önceden kestirilemeyen olayları anlamamızı sağlamaktadır. Kaotik sistemlerin genel özelliklerinden biri de başlangıç şartlarına oldukça duyarlı olmalarıdır. Bu nedenle pratikte bire bir uyumlu kaotik devreler dizayn edilse bile bu başlangıç şartlarını aynı şekilde vermek mümkün değildir Gerilim çökmesi mekanizmasının nasıl gerçekleştiğini gösteren, mümkün olan en basit modeli elde etmek için, hassas modelierne kabulleri yapmak gereklidir. Bu ;alışmada, yavaşça değişen kararlı bir denge ıoktasını izleyen bir güç sistemi kullanılmıştır. -

ı. Bir

sistemin

geçmiş

GİRİŞ

bilgilerine

yapacağı

dayanarak,

davranışın tahmin edilmesi ve sosyal bilimleri de içeren çok geniş bir alanda temel bir problemdir. Sistemin tüm durumlarının ve parametrelerinin bilinmesi halinde yapacağı davranışın tam olarak belirlenebildiği deterıninistik

sitemler

içinde

bilinen

karmaşık

dinamiğe sahip olan kaotik sistemler, ürettikleri sürecin tahmini en zor olan sistem sınıfını oluşturur[ I]. Bu sistemlerde ayrık zamanda ölçülen işaretler kaotik zaman

serileri

olarak

adlandırılır.

Kaotik

zaman

serilerinin tahmini bir cebirsel işieve yaklaşım problemi olarak

göıülebilir.

Kaos

karışık

nonlineer

olayları

açıklamayı arayan n1atematiksel ilmin nispeten yeni bir dalıdır[2,3]. Günümüzde

fizikçiler

kaos

yardımıyla

galaksinin

oluşumunu açıklamaktadır. Hava ve depremierin tahmini, kontrol, kanser hücrelerinin teşhis ve tedavisi gibi çeşitli pratik problemlerde bu teoriyle analiz edilebilmektedir. Böyle sistemler nonlineerdir v e sistemin geçmiş giriş ve çıkış verisinden sistemleri modelierne düşünülmüştür.

4nahtar

kelimeler:Gerilim )artlarına Hassas Bağımlılık

Çökmesi,

Başlangıç Sistem çok yüklü olduğu zaman meydana gelen sistem kararsızlılığın bir tipide gerilim çökmesidir[4,5].

lbstract

Several voltage collapses have bad a period ıf slowly decreasing voltage followed by an ccelerating collapse in voltage. In this paper we nalyze this type of Voltage Collapse based on a .,olt age Collapse Model. The essence of this model is ıat the system dynamics after bifurcation are aptured by the center manifold trajectory and it is omputable model that allows prediction of voltage ollapse. -

Bu olay yüklerdeki artış sebebiyle, sistemin çalışma noktasındaki yavaş bir değişim tarafından karakterize edilir, bu durumda hızlı ve ani bir değişim oluşuna kadar gerilim genlikleri kad�meli olarak azalır[6,7].

II. ÇAT ALLAŞMA TEORİSİ Çatallaşma

-eywords:

.Ali

kültesi,

Elektr1k

Uyaroğlu Elektronik

sürekli

hal

süreksiz

hal

çatallaşma olayları olarak sınıflandırmak çok yararlıdır.

Voltage Collapse, Sensitive Dependence on Initial Conditition.

Yalçın,

olaylarını

Süreksiz çatallaşma olayları durumunda sistem nominal

değerinden sonsuz bir değere ulaşmaktadır. ,Sakarya

Üniversitesi,

Mühendisliği

Mühendislik

Bölümü,

ımpüsü,54187 ,SAKARY A,yalcin@sakarya.edu.tr, {troglu@sakarya. edu. tr,

Esentepe

Bir parametre kritik bir değere geçerken bir çift denge noktasının

ortadan

kaybolması

olan,

eyer

noktası

çatallaşması lineer olmayan dinamik olaylarda temel bir çatallaşmadır, hem de

yıkıcı

süreksiziiliğin en basit örneğidir.

çatallaşmanın yada

bir

Elektrik Güç Sistemlerinde Kaotik Olayıann Başlangıç

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Sa:ı.

Hassas Bağ:

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

M.A.Yalçın, Y.i_.:�

�

yılında, Kutta bazı değişiklikler yaparak yöntemi �: sonuçlar verecek hale sokmuştur. Bu yöntemin

değer al t kriti , ri le ek rn ö er iğ d ın ar al m yıkıcı çatallaş hfork tc pı r ğe de ik it kr t al ve hopf çatallaşması gözüken bütün da un rm fo r ğe de ik it kr t al bi çatallaşması gi mund �, as m aş ll ta ça ı as kt no r ğe E � � r. dı çatallaşmalar _ ız bır ks re ı su es lm si ke n ili ey m a un m m du e kararlı deng bir süreksiz da ya i kl re Sü . ir er st gö ı çatallaşmay etre m ra pa � r he , lu yo r bi ın an m la çatallaşmayı tanım layan an pl a un m ru du e ng de rlı ra ka değerini, aym vramı ka Bu . tır ak nm lla ku nu nu yo si nk fo parametre faz de bir rin ğe de J.l a m laş tal ça r bi iz ks re sü kullanarak, etre-faz m ra pa da ra Bu . lir ge na da ey m de e parametr

değişik şekilleri mevcut olup, genel olarak fonksh� bir sonraki değeri,

�

., ·

hesaplanmaktadır. Buradaki � (xi, Yi, h) a1 foııda ı�un üzerınde temsili eğim olarak yorumlanabilir� fonksiyon, a' lar sabitler olmak üzere

fonksiyonu süreksizdir. şeklinde yazılabilmektedir. Bu denklemde k'lar ise;

Rıaıdıe

(

J...t ...........

J...t

··-·--

+p n-1 h y·ı +qn-1,1 k 1 h+qn-1,2 k2 h+ ,

i""<!:ıtı

· ········ ····

ıkn-1 h) şeklindedir. Dikkat edilirse her bir k değeri bir ön'� k'lar cinsinden ifade edilmektedir. n değişik seçilerek farklı türdeki fonnüller elde edilebilir.

Şekil 1 Jl==J.lo 'da sürekli ve süreksiz çatallaşmaların

seçilecek

şematik paran1etre-faz aralığı diyagramları. yolundaki

Q yolları kesilirken, kararlı denge

çatallaşma noktasının

olursa

edilebilir.

forn1ülleri

elde

Bazı kararlı denge noktalannın yollarının kesilmesi ile

kullanacağız.

Yıkıcı

süreksiz ve

çatallaşma

sürekli

yöntemin deki formüller d

2 seçilirse ikinci mertebe Runge-K�: edilir.

seçilirse

dördüı:

IV. GÜÇ SİSTEM MODELİ

oluşan herhangi bir çatallaşma için eş anlamlı olarak, çatallaşma

n =

mertebeden Runge-Kutta foıınüller elde edilir.

öbür tarafına doğru devam eder.

yıkıcı

Euler

şekl:

terinılerini

Gerilim çökmesi modelinin Şekil 1 'deki gösterilen ;

çatallaşmalann

sistem modeline nasıl uygulanacağını göstermek için:

göz emlerine dayanarak, yaklaşık olarak f.l=Jl. c'de, üst _ değerli değerli çatallaşmalan alt krıtık kritik

örnek önemlidir. Güç sistem modelinde, generatörleı biri salınım barası diğeri ise sabit

çatallaşmadan daha fazla ümit edilebilir sistem cevabı

gerilim genliğt

salınım denklemi tarafından verilen açı dinamikle:.

sonuçtanır.

sahiptir.

III. UYGl.JLANAN ÇÖZÜM METODU

Başlangıç değer pro bleminde, x=x0 noktasından somaki nokta a fonksiyon değeri, bu x==x0 noktası civarında,

fonksıyonun

Taylor

hesaplanabiliyordu.

seri

Ancak

açıluru tür

bir

m L(-9m-1t/_ı vlö

yapılarak

...___. Y

hesaplan1ada

karşımıza çıkacak yüksek mertebeden türevleri bulma k 0 dukça za �n alıcı olacaktır. Bu ne de nle Taylor seri yo. ntemı_ yerıne, bu serinin indirekt olarak ku llanıldıg ... ı Runge-Kutta yont em1 erını· kullanmak hesaplama .. .. a ısından b yu k ko laylık getirecektir . Ru nge-Kutta ?. � . y ntemlen. bır anlamda ıntegrallerin yaklaşık hesabına ait � Sımpson kuralın a ayanır. 1 89 1 yılında Cari Runge . t afından teklıf edılmiş ve kullanıldığı yıllarda diğer �� yontemlere nazaran daha hassas so nuçlar vermiştir 1 901 .

�

··

P,Q

�

Şekil2. Örnek güç sistemi.

Elektrik Güç Sistemlerinde Kaotik Olayların Başlangıç Şartıanna

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Hassas Bağımlılığı

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

M.A.Yalçın, Y.Uyaroğlu

. .. 2 Ö M Örn+ D Om =Pm+Vm V Ym sin (8- m-Qrn)+Vm YmSİnQm Burada M, dm ve Pm sırasıyla, generatör atalet momenti damping ve mekanik güçtür. Yük modeli, dinamik bir indüksiyon motoru ve paralel bağlı bir sabit PQ yükünü

Burada, C pozitif değişmeyen bir kümesi olsun diye, C'nin sınırlan üzerindeki vektör alanı noktaları yeteri kadar büyük seçilmiştir. Büyük w değeri için (2)

•

içermektedir. İndüksiyon motoru, 8 frekansı ve V yük geriliminin terimlerinde motorun aktif ve reaktif p ve Q güçleri yle tammlanabilir. PQ yükü ve motoru için birleştirilmiş n1odel aşağıda çıkarılmıştır.

foınıunun 2. eşitliğinde � =-M-1 dın w etkilidir. Aynı fornıun 4. eşitliğinde ise, büyük V değeri için

•

Pd=Po+Pı+Kpw Ö +Kpv(V+TV)

terimi etkilidir. Bir eyer noktası çatallaşması 8m, 8, w, V, Q1 değişkenleri için, bu eşitliklerin sıfıra eşidenen jakobiyenin determinantı ve sol tarafı sıfıra eşitlenen (2) denklemlerini çözerek bulunur.

Burada P0,Q0 motorun P1 ve Q1 'de PQ yükünün sırasıyla aktif ve reaktif güçleridir. Yükün artan reaktif güç talebinde tekabül eden, Q 1 artışı sistem parametresi olarak seçilmiştir.

Derece olan bütün açılar hariç, bütün değerler birim değerdir. Parametreler 20 'den küçük hat açıları ve 1 pu değerine yakın V gerilimi ile bir eyer noktası çatallaşması örneğini elde etmek için ayarlanmıştır.

Yük gerilimi yaklaşık olarak 1 .0 pu değerine çıkaırnak için sabit bir C kapasitörii' de içeıınektedir. Kapasitör içeren devre yerine kapasitörtü devrenin Thevenin eşdeğerini elde ederek E0, Y0, ve Q0 yeniden düzenlenerek E0, Y0 ,ve Q0 elde edilir. Sistem tarafından yüklere enjekte edilen aktif ve reaktif güçler; •

Çatallaşma durumunda; x. (8m ,w ,8 ,V) ve parametre Q 1 1 1.41 değerindedir. Buradaki bütün değerler, radyan olan açılar hariç, birim değerdir. *

•

P=V0 VYo s in (8+8o)-VmVYmsin(ö-

2 Öm+8m)+( YOsin8 0 +Y01Stn8m)V ı

(l.a)

•

Q(oın,8,V)=E 0 VY 0 cos(8+8 0 )+EmVYmcos( 8-8m 8m) +

(Y 0 cos8 +Ymcos8m)V2 ı

X•

= (0.3, 0.0, 0. 2 0.97) ,

deki gerilimin göreceli olarak büyük negatif bileşeni, en azından başlangıçta, çatallaşmada gerilim azalsın diye W+ c'nin uygun olduğunu gösterir.

(l.b)

(2) foıınundaki denklemler, bu durumda w+c boyunca çölanenin karakterini belirlemek ve onaylamak için, w'nin doğrultusunda x.'dan O.Ol'e kadar yer değiştiren bir başlangıç şartından başlayarak sayısal olarak çözülürler. Integrasyon boyunca Qı, Q1 'da sabit tutulur.

Yukarıdaki eşitlikleri düzenleyip türevli terimleri eşitliklerin sol tarafına aldığımızda sistemin diferansiyel denklemlerini elde ederiz.

M w =-d111w+Pm+EmVYmsin(8-8ın-

ı (2)

8m)+Em 2Y m si n8m

�

•

0.98

0.9G

fKqwKpv V =KpwKqv2 V +(KpwKqv-

0.94

KqwKpv)V+Kqw(P(8m,8,V)-Po-Pı)

0.92

-Kpw( Q (8m,8, V)-Qo_Q ı )

0.9

3öylece dinamik yük modeli ( 1 ) eşitliği, bu güç sistem nodeli için (2) forrnundaki diferansiyel denklemleri ;özer. Teori detayları kısmında gerekli olduğu gibi (2) ienklernlerinin S 1 x R x S1 x R durum uzayının, pozitif ieğişmez kompakt bir C alt kümesini elde ederiz. Bu compakt set aşağıdaki gibi olsun

0.88

-L-O.86 '----'--'-_..ı_ 5 o 15 20 1o

45 .. _...

Şekil 3. (0.3, 0.0, 0 2, 0.97) başlangıç şartları için kaotik moddaki gerilim zaman serisi. .

__ı 50

_ı__ _ -.-ı. ...ı_ .ı.._ _ _... _ ı-.._ _

Elektrık Güç Sistemlerinde Kaotik Olayların Başlangıç ŞartlarJ�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Hassas Bağımlı�� · M.A.Yalçın, Y.Uyaro�

6.Cilt, 1 .SaY1 (Mart 2002)

••

SONUÇLAR ve ÖNERİLER

Lineer olmayan sistem teorilerindeki ilerleme ve sor zamanlardaki pahalı ve işlem gücü yüksek bilgisayarıant yaygınlığı, güç sistemlerindeki karmaşık davranışlan analiz etmeye ve anlamaya sebep olmuştur.

0.98

0.96

0.94

ı 0.92

0.9

0.88

ı40

45 -+�

Lyapunov ü stellerinin hesaplanması, bir güç sisteminde� kaotik davranışların gözlemlerimizi onaylamaya yardım eder. Kaos için bir güvenilir gösterge olan geniş bantlı bu spektrumda gözlemlerinrizi onaylamak için türetilmiştir.

Şekil 4. . (0.3, 0.0, 0.2, 0.970 1 ) başlangıç şartlan için kaotik moddaki gerilim zaman serisi. V

�� -�� --� � 1� �-• -• • •

KAYNAKLAR

0.98

0.96 r-

o.94 1-

o .92 1-

o .9 1-

0.88 1-

o. 86

•

ı40

ı45

50 t

... � -

Şekil.5. (0.3, 0.0, 0.2, 0.9699) başlangıç şartları için kaotik moddaki gerilim zaman serisi. V

Bu çalışmada, bir güç sisteminin belirli yük.lenme şartlar. için oluşan kaotik olaylar bilgisayar simülasyon sonuçlar. ile gösterilmektedir. Bununla beraber, kaotik sistemleıir. başlangıç şartlarına hassas bağımlılığı ve herhangi ba sayısal simülasyonlardaki kalıcı kesme hatalan yüzünden. kaotik davranışların gözlemlenmesi büyük bir dikkaıl� olmalıdır.

0.98

NI/V

0.96

" ,., (\ V

0.92 1-

0.9 1-

O.88 t-

0.94

0.86

�:--- · ·:-� --: ; -::·0�---:; ·� 5 1o 15 20 25 30 -

.ı --L. ' _:__..ı__

-�·

[ 1 ] Kapi tani ak, T., "Chaos for Engineering", Springer Verlag, 1 998.(Book). [2] Kwatny, 1-I.G,Pasrija, A. K and Bahar, L. Y "Static bifurcations in electric power networks: Loss of steady-state stability and voltage collapse IEEE Trans. Circuits and Systems Vol 3 3 No 1 0 (October 1986). [3] IEEE, "Special Publication 90Tı-ı0358-2-PWR "Voltage Stability of Power Systeıns:Concepts, Analytical Tools, and Industry Experience", 1990. [4] Chiang H, Dobson.I , Thomas, R.," On Voltage Collapse in Electric Po\ver Systems", IEEE Power Systems, Vol.5.,No:2 May, 1 990. [5] Yalçın, M.A., "Enerji Sistemlerinde Gerilim Kararlılığının Yeni Bir Yaklaşımla incelenmesi,, Doktora Tezi, İTÜ, E-E Fakültesi, İstanbul, 1 995 [6] Ian Dobson, "Observation on the Geometry of Saddie Node Bifurcation and Voltage collapse in Electrical Po\ver Systems", IEEE Circuits and Systems, vol.39,No:3 March, 1 992. ] [7] Y.Uyaroğlu, Yalçın, M.A., "Elektrik Güç ı Sistemlerinde Kaos", SAÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü t Dergisi, Cilt 5,Sayı 2, ,s:27, Eylül 200 1 . ı (8] Y.Uyaroğlu, Yalçın, M.A., "Elektrik Güç Sistemlerinde Gerilim Çökmelerinin Çatallaşma Analizi ile Kaotik Olaylannın incelenmesi", Elektrik c Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği 9. Ulusal 1 Kongresi, Cilt 1 ,s:204, Eylül 200 1 . �

ı45

-··

Şekil 6. (0.3, 0.0, 0.2, 0.968) başlangıç şartları için kaotik moddaki gerilim zaman serisi.

1 00

Türkiye' de ve Dünya' da Bir LPG Incelemesi M.Kaya, H.Ercan

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Say1 (Mart 2002)

•

TÜRKİYE' DE VE DÜNYA' DA BİR LPG iNCELEMESi

Mehmet KAYA, Hakan Ercan

Özet

Petrolün

bir türevi olan LPG (Likid Petrol

Gazı), Ulkemizde ve Dünya' da gün geçtikçe kullanımı ••

yaygınlaşan bir yakıt türüdür. LPG' nin likid olarak depolanıp, nakledilebilmesi, kalorifik değerinin

Bu nedenle doğalgaz ile çalışan sanayi kuruluşlan ya

LPG yedektemeli olarak çalışmakta yada kesinti riskine maruz kalmamak için norn1al değerinden daha yüksek fiyata doğalgaz kullanmaktadır.

yanma veriminin diğer yakltiara oranla daha yüksek olması, kullanımı ve yaygınlaşması yönünden büyük

II. LPG (LİKİD PETROL GAZI) ÜRETİMİ

bir avantaj sağlamaktadır. Ayrıca LPG' nin sanayide, özellikle

proseslerde,

konut

villalarda

ısınma

II. 1 Petrol Nedir ?

amaçlı kullanımının yanında, son yıllarda "otogaz" olarak adlandırılan,

otomobillerde

alternatif yakıt

Doğal

olarak kullanılması, dikkatierin LPG' ye yönelmesini

bir

karışımı

olan

petrol,

bulunmaktadır. Rafınerizasyon işlemleri ile bileşenlerine veya alt ürünlere ayrıiabilen likid fazı, hampetrol olarak

Summary- The LPG which is a derivateve of petrol is

adlandırılmaktadır. Petrol, yer altı jeolojik katmanları

becoming more and common used fuel in our country w orld.

maddelerin

jeolojik yer katınanları arasında likid veya gaz fazında

sağlamıştır.

and

organik

That

the LPG is easy

arasında doğalgaz ve tuzlu su ile birlikte bulunmaktadır.

store and

Petrolün yer altındaki dizilimi aşağıdan yukan azalan

transport and its heat output is higher than the other

yoğunlukta olacak şekildedir. En üstte doğalgaz olarak

fuels, provides a big advantage about usage and

isimlendirebileceğirniz, düşük molekül ağırlıklı alkanlar

prevalence. Besides the usage of LPG in industry and for h eating at homes, in recent years the consumption

(CnH2n+2),

attentions to the LPG.

sülfid ve bazen helyum ) oluşmaktadır. Tabakanın orta

çoğunlukla

(CH4),

ile

birlikte

inorganik gazlardan ( karbondioksit, nitrojen, hidrojen

of LPG as an alternative by vehicles headed the

kısmında, jeolojik katmanın sahip olduğu sıcaklık ve basınçta likid (doymuş) ve

ülkemizde

yoğuşmuş

gazları

fazında bulunan hİdrokarbonlar bünyesinde

bulunduran

ppm' den daha fazla miktarda su içersinde ergimiş halde

sanayide

bulunan inorganik tuzlardan ( Çoğunlukla sodyum sülfat,

konutların

sıtılmasında gittikçe artan oranda yaygınlaşması LPG

potasyum, kalsiyum ve mağnezyum ) oluşmaktadır.

üketimini de dolaylı yoldan etkilenmektedir. Doğalgaz canfor ve avantajlarını arayan, doğalgazın henüz

Yeraltındaki

ılaşmadığı

yörelerde,

conumundadır.

LPG

tabaka

gelmektedir. En altta bulunan katman ise, çoğunlukla 104

I.GİRİŞ )oğalgazın

metan

rakipsiz

bir

rafinerilerdeki

yakıt

rezervuanndan proseslerle

çıkanlan

hampetrol,

bünyesindeki

istenmeyen

maddelerden ayrılmakta ve türevlerine ayrıştırılmaktadır.

LPG tüketimini artıran diğer faktör de,

yaşamış dönem olduğumuz doğalgaz �esintileridir. Özellikle doğalgaz kullanılacak şekilde

lönem

:urulmuş

olan

sanayi

tesislerinde

II. 2 Petrolün Tarihi

kojenerasyon

mitelerinde doğalgaz kesintisi, sanayi tesisinin durması, .retimene ara vern1esi anlamına gelmektedir.

Petrol kelimesi, latince' de taş anlamına gelen (petra) ve yağ anlanuna gelen (oleum) kelimelerinin kısaltılmış Şeklidir.

Çok eski zamanlardan beri petrolün ısıtma,

inşaat ve İzolasyon da kullanıldığı bilinmektedir. Babil şelrrinin yıkıntılannda, bitümlerin tuğla yapılarda harç l. Kaya, I I. Ercan; Fatih Endüstri Meslek Lisesi Motor Bölümü Adapazan

olarak kullanıldığını ve bu şehrin sokaklarının tabii asfalt ile kaplanmış tuğlalardan döşendiğini görmekteyiz. Bu

101

Türkiye' de ve Dünya' da Bir LPG ineeieı M.Kayat H.Eı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

maddelerin, Bağdat ve Musul arasında Dicle kenarında bulunan petrol sızıntılarından temin edildiği sanılmaktadır. 15. yy' da Ren vadisinin Fransa tarafında bulunan petrollü kumtaşlarının o zamanki madencilik metodları ile işlenildiği, buna benzer şekilde Polonya ve Rusya' da üretim yapıldığı anlaşılmaktadır. Petrol ve petrol gazlarının sızıntı halinde yeryüzüne çıkması, yıldırım düşmesi gibi tabiat olayları ile kendiliğinden ateş alması ve asırlar boyu sönmeden devamlı yanması bu ateşin kutsal sayılmasına sebep olmuştur. Bakü, Kerkük ve Güney İran' da bol miktarda bulunan sızıntılar bu bölgede yaşayan insanların uzun süre bu ateşe tapmasına yol açmıştır. Modem Petrol endüstrisinin başlangıcı olarak, 1859 yılında A.B.D.' de Albay Drahe tarafından, modem anlamdaki ilk kuyunun açılması kabul edilir. Hemen hemen aynı zamanlarda Polanya, Romanya, Rusya ve bazı Amerika ülkelerinde petrol sahalarının işletilmesi yoluna gidilmiştir.

Petrolün bir diğer önemli fıziksel özelliği vizkozitesidir. Bilindiği gibi en basit tarifi ile viskoz bir akışkarun akışa karşı gösterdiği mukavemettir. Dü vizkoziteli petrollerin nakli ve işlenmesi, yük viskoziteli petroilere nazaran daha kolay ve ekonoı olmaktadır. Dolayısıyla bunlar, sanayide tercih edJ petrol cinsini teşkil etmektedir. Önemli bir enerji hammaddesi olan petrolün ı Kg' yanmasından meydana çıkan enerji 10.500 K civarındadır. Bu ısı değeri yaklaşık olarak, 3 Kg linyi Kg iyi kalite odun, 1.5 Kg taş kömürün verebilee enerji miktanna eşittir.

II. 4 Petrolün Kimyasal Özellikleri

Petrol; gaz sıvı ve katı hidrokarbonların çeşitli oranla meydana kanşımlanndan İçersu gelmiştir. hidrokarbonlara ilaveten kükürt, oksijen ve nitrojen ! elementler de bulunur. Petrolde bulunan kjmya elementlerin ağırhkça yüzdeleri genellikle aşağ gösterilen limitler arasında değişir. Çizelge 1. HampetTolde bulunan elementlerin ağlrhkça yüzdeleri limitleri

Modem Petroluem Technology ( The Institude petroluell\ London) Karbon Hidrojen

2 3 4 7 5 6 (%65) (o/o13) (o/o6) (%6) (%4) (%4) (%2) ı

-0. Doğu 2- L. Amerika 3- Afrika 4- Avrupa (OECD dışı) 5- K. Amerika I

II. 3 Petrolün Fiziksel Özellikleri

Petrolün fiziksel özellikleri geniş limitler arasında değişir. Çoğunlukla hafif (Yüksek graviteli ) petroller açık kahverengi veya siyah renklidir. Petrolün önemli bir fiziksel özelliği olan ve petrol sanayiinde API grav i tesi ile ölçülen özgül ağırlığı da büyük ölçüde değişmektedir. API gravitesi ile özgül ağırlık arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir.

14,0

0,06

8,0

Nitrojen

0,02

1,7

Oksijen

0,08

1,82

Metaller

0,00

0,14

II. 5 Türkiye' deki Petrol Rafinerileri

Ülkemizde dördü TÜPRAŞ' a şirketlerin sahip olduğu toplam bulunmaktadır. Türkiye' deki kuruluş yerleri ve kurulu rafınaj tabloda gösterilmiştir.

141.5 = -------

11,0

6- Asya-Avt.

Şekil ı. Bölgeler itiban ile dünya hampetrol rezervleri (1.1.1993)

131.5

86,8

Kükürt

7- Avrupa (OECD)

ÖZGÜL AGIRLIK

83,9

API Gravite

Yüksek graviteli ( Düşük özgül ağırlıklı ) petrolün r�fınajından ise çoğunlukla fuel-oil ve asfalt gibi ağır ve sıyah ürünler elde edilmektedir.

102

bağlı biride yaban beş petrol rafinen petrol rafınerilerini: kapasiteleri aşağıdal

Türkiye' de ve Dünya' da Bir LPG Incelem�si M.Kaya, H.Ercan •

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Saya (Mart 2002) SAU

1 �

Çizelge

Türkiye' deki petrol raftnerilerinin kuruluş kapasiteleri ve

bulunduklan iller.

Tüpraş İznıit Rafıneri Müdürlüğü yayını (1996)

•

Rafıneriler

' '

�

Kurulu Kapasite Kwuluş Yeri (Milyon/Ton)

İzmit

11.5

Körfez/KOCAELİ

İzmir

10.5

Aliağa/İZMİR

: Kınkkale

5.0

KIRIKKA LE

Batman

1.1

BATMAN

TUPRAŞ Ataş

. TÜRKİYE

yüksek verim alınması gerekliliğini gündeme getirdi. Bu gerekliliğin doğal sonucu olarak geri dönüşüm üniteleri, ısı değiştiriciler ve yoğuşturucular devreye girdi.

Il. 7 LPG (Likit Petrol Gazı)

LPG, çoğunlukla C3 ve C4 hidrokarbonlarının ( propan, propilen, n-bütan, bütilen ve izo-bütan) karışınundan oluşmaktadır. Çizelge

Bazı hidrokarbon bileşimi gazlann kaynama noktalan ve

kritik sıcaklıklan.

Modem Petroluem Technology ( petroluem, London)

The Institude

27.6

4.4

Atmosferik basınçtaki Kritik sıcaklık (°C)

•

MERSIN

kaynama noktası ( °C )

3 2 .0

- 162

-83

C2H6

-89

C3H8

- 42

iC4H10

- 12

135

nC4HlO

- ı

152

nC5H12

157

CH4

II. 6 Petrolün Rafinerizasyonu ve LPG Günümüzde petrol ürünl eri, yüzlerce ürünün ya hammaddesini oJuşturmakta yada direkt olarak kullanılmaktadır. Petrol rafinerileri, ham petrolün çeşitli proseslerden geçirilerek piyasanın ihtiyacını duyduğu üıünlere dönüştürülmesini sağlamaktadır. Petrol endüstrisinin başlangıcından beri rafınerizasyon

mühendisliğinin işlevi; ham petrol içersindeki karışım halinde bulunan hidrokarbonları, geniş bir yelpazede üıüne dönüştürmek, bunu gerçekleştirirken de minimum maliyeti gözetmektir.

Çizelge 3 . 'de görüldüğü gibi metan (CH4) ve etan' ın

Sanayinin gelişrneğe başladığı ilk yıllarda rafınerinin temel ürünü gazyağıydı. Gazyağını elde etmek için distilasyon prosesi kullamlınaktaydı. Zamanla gazyağı ihtiyacının artması ve artakalan ham petrolün işlenmesi gereksinimi, rafinerizasyon prosesini farklı alanlara yönelmeğe sevk etti. 1930'lu yıllarda, hampetrol içersindeki daha yüksek kaynama noktasına sahip birleşenterin ayrıştırılması temel amacı teşkil etmeğe başladı. Tennal cracking yönteminin geliştirilmesi ve yaygınlaşması ile yağ ve asfalt üretimi gerçekleştirildi. Rafinerizasyon prosesinin asıl önemi 1939-1945 yıllan �rasında 2. Dünya Savaşı yıllarında hissedildi. Bu iönemde savaş uçaklarının ihtiyacı olan yüksek oktanlı {akıt gereksinimi, petrol ayrıştıolması proseslerinde 1eniliklerin hızlanmasını sağladı. Bu trendin sunucunda :atalitic cracking yöntemi bulundu. Fakat petrol ·afinerizasyonda distilasyon, temel unsur olarak yerini �orumağa devam etti. 970'li yıllarda yaşanan petrol krizi, enerjinin gereken niktarda kullanılması ve proseslerde mümkün olduğunca

103

(C2H6) kritik sıcaklığı, çevre sıcaklığımn (15 °C) altında veya biraz üzerindedir. Türkiye gibi çevre sıcaklığının özellikle yaz aylarında ortalama 35-40 C' ı bulduğu yerlerde metan ve etan' ın likidleştirilerek taşınması mümkün olmamaktadır. Propan, bütan ve izomerlerinde ise böyle bir durum söz konusu değildir. Propanda kritik sıcaklık 97 °C, bütan ve izomerlerinde ise 135 oc ve diğer Dolayısıyla propandan itibaren üzeridir. hİdrokarbonları likidlştirip stoklamak ve nakletmek m ümkün olmaktadır. Bu sebepten dolayı propan, bütan ve izomerleri ticari olarak avantajlı olan değerli hidrokarbonlardır. Bunlar likid olarak depolanmakta, gaz olarak kullanılmaktadır. Bölüm 2' de belirtildiği gibi LPG' nin kaynağı da doğalgazınki ile aynıdır. Hampetrolün distilasyonu esnasında C3 ve C4 hİdrokarbonlar doğrudan eriyik içersinde açığa çıktığı gibi rafınerizasyonun diğer catalitic cracking, therınal cracking ve hydrocracking gibi proseslerinde de büyük moleküllerin parçalanması ile C3 ve C4'lü hidrokarbonlar açığa çıkmaktadır.

Türkiye' de ve Dünya' da Bir LPG incel emt� M.Kaya, H.Er�a�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Hampetrolün işlenmesi Esasında LPG Açığa

II. 8

karışım

olarak

kullamlmaktadır.

Propanın

kaynarnı

Çıkan Prosesler

noktası 41 °C, bütanın ise 1 oc, dır. Propanın kaynanıa

II. 8. 1. Distilasyon Prosesi

propana

noktasının bütana oranla daha düşük olması ticari olaraK avantaj

sağlamaktadır.

Kışın

ha'·�

dış

sıcaklığının 1 oc ve altına düştüğü yerlerde mix LPG' de Distilasyon prosesi, elementlerin ayrıştırılmasında ikibin

likidleşme meydana gelmektedir. Bu gibi yerlerde topra�

olmasına

rağmen

sıcaklığından faydalanmak amacıyla stok tankı yeraltına

distilasyon

teoresi

konulmakta, gaz fazı izoleli borularla veya refakat hatt;

yılı

aşkın

süredir

19.yüzyılın

kullanılıyor kadar,

sonuna

Distilasyon

anlaşılamadı.

arttı.

bilgilerimiz

Buna

prosesi

paralel

konusundaki

olarak

distilasyonu

ile

taşınmakta

veya

100'

yakın

propan

kullanılmaktadır.

oluşturan bileşenler ve komponent verimleri önceden tahmin edilebilir

seviyelere geldi.

Her şeye

rağmen

LPG stok tankları basınçlı tanklar sımfına girmkte

ohı�

distilasyon teorisi eksiktir ve bir hayli deneye ve gözleme

imalat aşamasında, denetmen firmalar tarafından kontro�

dayanan amprik bilgileri gerektirnıektedir.

edilmekte ve sertifika verilmektedir. Stok tankı, boru

·w

fıttingsleri özel alaşımlı çeliklerden seçilmektedir. Taıık II. 8.2. Gaz Sıvı Fazı Dengesi

malzemeleri

W st

355

LPG

çeliğidir.

tesisatlannda

kullamlan borular ise SCH 40 olarak adlandırılan çeli� borudur.

fittingslen:

çekme

gaz olarak dağılımım bulmaya yönelik olarak başlar. Bu

birleştirilmesi kaynakla yapılmaktadır. Sanayi ve evsel

noktada çoğunlukla Raoult' s kanunu kullanılır. Raoult' s

amaçlı LPG stok tanklarının kapasiteleri, 800 Kg' dan 9�

kanunu;

denge

halinde,

bir

sıvı

çözelti

içersindeki

dikişsiz

Boru

Distilasyonla ilgili pek çok çalışma, bileşenlerin likid ve

ton kadar geniş bir yelpazede değişmektedir.

bileşenin kısmi bas1ncı ile ilgili bağıntı verir. LPG' nin propanla karıştırılarak kullamlmasının teme. Pi

nedeni, propanı itici gaz olarak kullanma isteğidir. A�llli

xi.Pi

sıcaklıkta propanın buhar basıncı, bütana oranla 5-7,5 ka: Pi

İ bileşenin kısmi basıncı

mertebelerinde daha fazladır. LPG tanka stoklandığınd: her ne kadar karışım halinde olsa da denge dunımund�

İ bileşenin mol oram Pi

Aynı sıcaklıkta İ bileşenin

buhar basıncı

yoğunluk farkından dolayı likid bütan altta, propan Üt üstte

bulunmaktadır.

sıcaklığında

bütan

Tankın ve

propan

üstünde ise, gaz

fazında

ortarr kanşıır

Dalton kanununa göre bir bileşenin kısmi basıncı ile

halindedir. İşletmelerde en fazla düşülen hatalardan biJi

sistemin toplam basıncı arasındaki ilişki;

herhangi bir arıza durumunda likid hattının kapatıl� tankın gaz fazından kullanıma devam edilmesidir. Aruı

=-=

Yi.P

kısa sürede giderilineeye kadar kullanılabilecek olan b geçici çözüm süreklilik kazamrsa, tankın gaz fazınd.at

Buhar fazındaki İ bileşeninin mol oranı

propan

tükenmekte

tank

basıncı

düşmektedir.

durumda stok tankında LPG bulunsa da buharlaştmcıy. P

Sistemin toplam basıncı bağıntılarını birleştirirsek;

ulaşmamakta

yada yetersiz debide gelmektedir. Bu

bir durumla karşılaşmamak için zorunlu haller dışınci Yi/Xİ=Pi/P=K "Faz denge

sabiti"

olarak

bilinmekte olup, belirli basınç ve sıcaklıkta bileşenlerin sıvıgaz mol oranları hakkında bilgi verınektedir.

III. LPG'

Çizelge

Propan, ızobütan ve bütan özelliklerinin karşılaştınlmas ı

......

Handbook : Butane and propane gases Özellik

NİN DEPOLANMASI

depolamp, gaz olarak kullamlabilmesidir. Gemilerle LPG

Propan

Izobütan •

Bütan

s d

l .Enerji (Gaz fazında), (Kcal/kg)

ithal edildiğinde veya TÜPRAŞ' tan alındığında her bir dağıtım finnasının küresel tanklarında stoklanmakta ve tanklardan

bölgelere

g I

LPG' nin en önemli avantajlarından biri; likid olarak

küresel

(

tankın likid hattı kullarulmalıdrr.

elde ederiz. K katsayısı;

dağıtım

gerçekleştirilmektedir. LPG' yi kullanım alanlarına göre depolanacak kapasitede stok tankları ve tüpler mevcuttur. LPG olarak adlandırınış olduğumuz C3-C4 hidrokarbon

-ı 12038

11813

11841

d( (den itibare:-

2. Hava ile alev alma yüzdesi

H 2,4

1,8

kl şı

karışınu, ülkemizde % 30 propan - % 70 bütan ağırlıklı

3.Buhar basıncı (Kpa)

104

Türkiye' de ve Dünya' da Bir LPG Incelemesi M.Kaya, H.Ercan •

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Sayı (Mart 2002) SAU

LPG kullanımı şirketin imajım geliştireceği gibi yeni iş

15,5 °C' da

82,7

165,4

634

olanaklan sağlayacaktır. 37,7 °C' da

255,1

399,9

1213,4

LPG kullammını teşvik için ülkelerin kullandığı başlıca yöntem

4. Likid fazda özgül ağırlık (Su= 1)

vergi indirimidir.

Günümüzde çevre kirliliği

önemli bir problem olmakla beraber tüketici için LPG motor

0,584

0,563

0,508

teknolojisine

erişim

masrafı

belirleyici

bir

faktördür. Aşağıdaki örnekler Avrupa Birliği' ne üye bazı ülkelerin LPG kullanımını teşvik için kullandığı mali

5. Atmosferik basınçta kaynama noktası (°C)

filolarda yeni araçlann %1O gıbi bir kısmı temiz yakıt

6. 15,5 °C, Atmosferik ortamda

(m3

kullanmalıdır

gaz/Kg likid)

(ENG,LPG).

Ayrıca

petrol

vergisinde

otobüsler için 1 832 kamyonlar için 1 000 ECU değerinde geri dönüşüm için anlaşılmıştır. Hollanda : Gazla çalışan

0,408

0,407

0,537

20 den fazla aracı olan

insamn yaşadığı şehirlerde,

-1

-41

politikalardan örneklerdir : Fransa : 100 000 den fazla

otobüslerden yol vergisi alınmamaktadır. Hükümet ve 7. 15,5 °C, Atmosferik ortamda

(m3

tüketici yılına

ECU/litre

değerinde

geri

kadar alınacak yeni

otobüslerin %50'

gaz

artan miktarlarda gazla çalışan otobüs kullanmalıdır; %5 1998 - o/o50 2003 Veneto bölgesi sadece LPG araçları

2,0

0_025

kullanacaktır. İtalya : 300 den fazla çalışanı olan filolar

8. Gaz fazının özgül ağırlığı (Hava=l ) 1,52

vergisinde

dönüşüm hedeflenmektedir, 1998 Eylül ayından 2002

237,8

228,9

270,7

toplu taşıma şirketleri arasında bir anlaşma imzalanmıştır:

gaz/m3 likid)

kullanmayı

kararlaştınnıştır.

Emilio

Romagnia

Labardia bölgeleri de aynı kararı alnuştır. İngiltere : Yeni bir enerji politikası sayesinde standart bir araçla alternatif

SONUÇ

yakıtlı araçların arasındaki fiyat farkının °/o 7 5 inin geri dönüşümü mümkün olacaktır.

Emisyon değerleri açısından LPG diğer yakrtlara göre daha avantajlıdır. Ekonomik yönden bu noktada bir bakış Açısı olabilir. Filo boyutu ve aktivitesi ile değişmekle

KAYNAKLAR

beraber, teçhizat ve güvenlik ile ilgili yatırımlar zamla

düşük yakıt gideri sayesinde geri kazanılabilir. Ayrıca işletme giderleri açısından da büyük kazançlar elde

[1] HOBSON, G. D., (1992), Modem Petroleuro Technology, The Institude of Petroleum, London, cilt 1-2

edilebilir. LPG ve dizel arasında bir masraf karşılaması

[2] DENNY, L.C, LUXON, L.L ve HALL, B.E., (1962)

yaparsak;

Handbook: Bütane-Propane Gases, Chilton Company, Califoırnia

-Bir LPG otobüs fiyatı dizel fiyatından daha fazladır

[3] TÜPRAŞ., ( 1996) Türkiye Petrol Rafinerileri A.Ş.

:yaklaşık15%)

Tanıtım Kitapcığı, İzmit Rafıneri Müdürlüğü Eğitim

Yatırımlara giden masraflar. kısıtlamaları

Güvenlik

ekstra

güvenlik

Koordinatörlüğü, Kacaeli

tedbirleri

[4] TUNALI, N.K ve ARAS, N.K., (1987) Kimya Temel

�erektirir;

Kavramlar, Başarı Yayınevi, Ankara

yi bir havalandınna sistemi ve LPG detektör sistemi

[5] BÜYÜKTÜR. A.R, (1995) Tennodinarnik Uygulama

;ibi. Bir

otobüse

LPG

üğmeyi

basılı

çısından

yakıt

tutması zaman

doldurulurken gereklidir.

kaydımn

şoförün

Otobüs

giderlere

Esaslan, Birsen Yayınevi, İstanbul

bir

[6] TÜPRAŞ., (1998) Türkiye Petrol Rafinerileri A.Ş.

şirketi

Yıllık Raporu, Tüpraş Genel Müdürlüğü, Kocaeli

yanınası

[7] LPG Mavi Alev, Gelişim Matbaacılık, İstanbul

esaplanmalıdır.

entedik

yağların

kullamını

katalitik

konvektör

eğişimi, bakım ve masrafları LPG' yi dizelden daha ıasraflı hale getirir ( yaklaşık 16% ). <.ilometre başına yakıt parası. roplu ulaşım şirketleri için yol vergisi ödemek zorunda �ği llerdir. ükümet

bazı

kentsel

bölgelerde

dizel

kullanımına

.sıtlama getirınesi otobüs ya da diğer ATA kullanan rketler için belirgin bir risk doğurabilir. Bunun yanında,

105

Equı Ö.F.GöZli

Saınt-Venant Type Estımate For The Wave

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

M. Yaman ,

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

SAINT-VENANT TYPE ESTIMATE FOR THE WAVE EQUATION Metin YAMAN,

Özet-

Ö. Faruk GÖZÜKlZlL

denotes the differentiation with respect to spaı variables.

Bu çalışmada hızı azalan bir dalga denklemi

için Uzaysal Azalım Kestirimi elde edilmiştir. Yük bölgesinden

uzaklaşıldıkça

son

etkilerin,

azından kısa zaman aralıkları için çok hızlı bir

Let u(x,t)=u(x1,x2,x3) satisfy the wave equation

şekilde azaldığı görülmüştür.

Anahtar Kelime/er- Uzaysal azalım kestirimi, Saint

Venant türü kestirim, dalga denklemi.

with nonlinear boundary condition

Absıract-lt is established Spatial decay estimates of Saint-Venant type for the damped wave equation of

transient linear wave equation. It is shown that the end effects decay, at least for short times, very fast with the distance from the loaded end.

and initial conditions Keywords- Spatial

d ec ay

estimate,

Saint-Venant

u(x,O) ==O,

type estimate, wave equation

Uı(x,O) ==o

for

X E

where a and f3 is the given nonnegative constant aı last teırn on the lefthand side is damping teıın whiı reduces the velocity. Bulan is the normal derivative

I. INTRODUCTION

shall show that the energy methods allow us to establish spatial decay results for the daınped wave equation. Particularly, we show that the total energy (sum of kinetic and strain energy) stored in the region flı over the time interval [O,t], decays exponentionaly with z, for z<t along the characteristic line, so that the decay rate is deseribed by the factor exp(-zit); while for z>t, the energy is vanishing. Same type of estimates are given for the parabolic equation by [2] and [3]. Recent developments on the spatial estimates can be found in (6].

To the function u(x,t), solution of the initial boundaı value problem (1)-(3), we associate the followir nonnegative energy functional E(z,t), which is suın ( kinetic and strain energies stored in the portion � of. over the time interval [O,t], defıned on [O,L]x[O t0) by ,

(4)

By differentiating (4) with respect to z we get

a ı ' r 2 )== z,t u -E( \ ı +u,ju'j Ads az 2 os

II. STATEMENT OF PROBLEM

�

(5)

Let O be closed, bounded, regular region in three dimensional space whose boundary an includes a

Now, we are state and prove theorem for the probleı (ı )-(3).

plane poıtion S0 . Choose cartesian coordinates x ı, x2,

x3 so that S0 lies in the plane x3=0, and suppose that n

lies in the half space x3>0

Let u(x,t) be a solution of the iniw boundary value problem defıned by (1)-(3). Then Theorem 1:

Indices after comma

106

SAU Fen BilimJeri Enstitüsü Dergisi

Saınt-Venant Type Estımate For The Wave Equatlon M.Yaman, Ö.F.Gözüktzıl

6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

From (ll) and ( 12) we deduce the result (6).

for t <z�L

E(z,t)=O,

(6)

Now suppose that O�z < t inequality we get

-z

E(z,t) < E(O,t)e r ,

for

O�z <t

(7)

t s

o o sz

E(z,t)�- J J J(U1 Let us multiply equation (1) by u, and integrate over Qzx[O,t]. Use integration by parts and boundary conditions (2) and initial conditions (3) to obtain Proof:

From (9) and young's

\_, u,3 + u,3 JiAdrds

(13)

By integration by part we obtain

fu dS+ 2802/S2

V+-

J Ju1

J Ju1u.3dAds

d Vds=-

(8) (14)

Integrate (8)

over [O,t]

If we use (14) and (13) we get t s

E(z,t)

+% J Ju2dVds + fJ J J Ju/ dVdrds OOfL

Oo[L/S_

Then

t s = -

J J Ju1u,3 dAdrds

(9)

o o sı

Since a and � is nonnegative, constant and by using the arithmetic-geometric mean inequality, we deduce from equation (9)

Multiplying (15) by get

J J(

and integrate over (O,z) we

for

O�z�t

(lO) III. RESULT

By integrating ( 1O) along the characteristic line z=t in the (z,t) plane through (O,O) we find that at z=t E [O,L]

noted that for the short values of the time variable, the decay rate of the end effects in the wave equation is very fast. As a conclusion, for appropiately short values of the time variable, the spatial decay of end effects in the wave equation problem is faster than that for the transient heat conduction[3]. The above spatial decay estimate is dynamical. W e do not know other decay estimates for the wave equation to compare it with the above one.

have

(1 ı)

?rom (3), we observe that E(O,O)=O . Moreover, E(z,t) .s nonincreasing function of z, so we have

for z�t

For O<t<z, integration of fırst order differetial inequality (15) le.ads to rela tion (7) and the proof is complete.

E(z,t)<E(t,t)

E(z,t)�E(O,t)e',

From (5) we obtain

�(t,t)�E(O,O)

(15)

-z

E(z,t) + E(z,t) <O z

ı ' a t,Ads u/ +u,3 u , 3 Ji -E(z,t)�at 2 o s_

a a -E(z,t) + E(z,t) <O az aı

(12)

107

Saınt-Venant Type Est1mate For The Wave Equa

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart

2002)

M. Yaman,

REFERENCES

[1] Knowles,J.K., On Saint-Venant's principle in the two dimensional linear theory of elasticity. Are. Rat. Mech. Anal., 21,1-22,1966 [2] Flavin,J.N., Knops,R.J., Some spatial decay estimates in continuum dynarnics, Journal of Elasticity,17, 249-264, 1987 [3] Chirita,S., On the spatial decay estimates in certain time-dependent problems of continuum mechanics. Arch. Mech. ,47,4, 755-771. 1995 [4] Flavin,J.N., Rionero,S., Qualitative estimates for partial differential equations, An Introduction. J.Wiley Publ. 1996. [5] Horgan,C.O., Recent developments canceming Saint-Yenant principle:An update, Appl. Mech. Rev.,42,295-303,1989 [6] Horgan,C.O., Recent developments canceming Saint-Yenant principle:An second update, Appl. Mech. Rev.,49,101-111,1996. [7] Knowles,J.K., On the spatial decay of solutions of the Heat Equation. ZAMP,2, 1050-1056, 1971

108

Ö.F.Gözü�

Utt· \..G:

Makamanin Besin Değeri Ve Mikrobiyal Kalitesi O.Demirkol, A. İçöz

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002) SAV

MAKARNANIN BESİN DEGERi VE MİKROBİYAL KALİTESİ Omca

DEMIRKOL, Aysel IÇOZ •

•

Özet-Makarna günlük protein ve karbonhidrat gereksinimini karşılayan tam anlamıyla saf bir gıdadır. İçinde sadece irmik ve su bulunur. Sağhğıınız için gerekli olan bitkisel proteinler, vitaminler ve enerji kaynağı karbonhidrat içerir. Ayrıca besin değerini arttırmak amacıyla zenginleştirİcİ maddeler katılmaktadır. Makarna kolay ve uzun süre muhafaza edilen yarı hazır bir gıda maddesidir. İçinde mikrobiyal gelişmeyi herhangi bir koruyucu madde sınıriayacak içermemektedir. Makarna yapımında hammaddeden kaynaklanan mikroorganizmalar hamurun presleurnesi sırasında en düşük düzeye indirilmekte, bundan sonra ısı ve nem koşullarıyla sınırh bir artışla geçmektedir. aşamasıyla Kurutma mamüle nnkroorganizma )arın faaliyeti kontrol altına alınmaktadır. Hammaddenin başlangıç konta:-ninasyon düzeyi.. kurutma işlemenin yeterince yapılmaması, üretimden sonra depolama ve satış sırasında nem miktarının yükselmesi makarnalarda ınikrobiyal gelişimi teşfik edebilmektedir.

The starting contamination level of the rawmaterial, of the drying process ıso 't done well enough, increase oflıumidity amount during the storage and seliing after production may cause microbial devetoprnet in macaronı. •

Keywords-pasta product, pasta quality, microflora of pasta and nutritional value I.

GIRIŞ •

•

Makarna, tahıl ürünleri içinde çok eskiden beri bilinen, pek çok ülkede yapılan, dünyada yaygın olarak tüketilen, yapım teknolojisi basit, besleyici özelliği açısından zengin bir bileşime sahip olan, kolay ve uzun süre muhafaza edilebilen ( 1) yan hazır bir gıda maddesidir. Bugün buğdaydan yapılan sanayi ürünleri içerisinde tüketim miktarı ve beslenmedeki yeri bakımından ekmekten sonra gelmektedir. Makarna yapısında bulunan kompleks kabonhidratların hızla enerjiye dönüşebilmesi, vitamin ve mineral açısından oldukça zengin olması, kalorisi yüksek, hazırlanması kolay, sindiriminin çabuk olması nedeniyle önemli bir besin kaynağı olarak tanımlanmaktadır. Makama üretiminde mikrobiyal bulaşmalar engellenmezse veya üretimden sonra nemli ortamda depolarursa bakterilerin ve küflerin neden olduğu bozulmalara maruz kalmakta, raf ömrü kısalabilmektedir.

ürünleri, makarna kalitesi, makarnaların mikroflorası ve besin değeri

Analıtar

••

Kelimeler -makarna

Macaroni, which meets ourdaily protein and carbohydrate needs, is exactly a pure food. It is ma de of semolina and water. It contains vitamins and vegetal proteins for our health and energy resource carbohydrates. Also, enriching materials are added to increase the food value. Macaroni, which can be kept easily and for a long time, is a halt prepared food. It doesn 't contain any protecting materials that can limit microbial development. 1\1acaroni can be kept for a long time If it is dried well. However the microorganisms origanating from rawmaterial, go down (are reduced)at the lowest level during the pressing of dough. After from this they moue to the product with an increase of limited heat ınicroorganism and humidity conditions. The functions are taken under control with the drying Abstract-

II. BESİN DEGERi İçinde bulunan kompleks karbonhidratların yüksek enerji değeri, mineral ve vitamin açısından oldukça zengin olması makamayı önemli bir besin kaynağı yapmaktadır. Bu nedenle ınakamanın son zamanlarda çalışan kesimin ve dar gelirli grubun temel gıda maddesi haline geldiği söylenebilir (2). Makama pişirilerek yenen bir gıda olduğu için pişirmeyle çiğnenmesi, hazmedilebilirliği ve lezzeti yani tadı, kokusu artmaktadır. Kepek, selüloz, hemiselüloz yumuşamakta, nişasta gelatİnize olmakta, glikoz, maltoz ve maltodekstrinler hidrolize olarak parçalanmaktadır. Proteinler ise denatüre (85 C0 civarında ) olmaktadır. Gelatmize nişastanın ve denatüre proteinlerin enzimler tarafından parçalanması, yani hazını kolaylaşmaktadır (3). Makarna ürünleri,

phase O.Demirkol;Sakarya Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü, omcad@sakarya. edu.tr A.içöz;Trakya Üniversitesi Tekirdağ Meslek Yüksekokulu.Gıda Teknolojisi Programı

115

Makamanin Besin Değeri Ve Mikrobiyal 1<

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

O.Demirko!,

ancak . üretimden sonra nemli kalırsa veya nemie: bakterı veya küf üremesinjn söz konusu olabile bildirilmiştir. Makama ve benzeri ürünler pastöri za sıcaklığında kurumlduğunda son üründe canlı .k patojen mikroorganizmalar bulunabildiği, yapılan çe çalışmalarda makama, pizza hamuru, mantı ürünlerde Salmonella ve Staphylococcus aure rastlanıldığı bildirilmiştir. Yumurta kullamlan rnakan yumurtadan kaynaklanan Salmonella'nın son üri kalabildiği, makamada potansiyel olarak tel oluşturabilecek diğer bir patojenin de Staphyloco( aureus olduğu belirtilmektedir. Kurutma devam ett su aktivitesinin O.80 nin altına düştüğü ve bal gelişimi durarak hücrelerin zaman içinde öld belirtilmiştir. Makarna ve benzeri ürünlerin üretim genel olarak toksin oluşumuna izin vermeyecek süı tamamlandığı, makanıa hamuru çiğ un içerdiğinden sayısının yüksek olabileceği, ancak bu tür ürünlt mikatoksin tehlikesinin söz konusu olma. belirtilmiştir ( 1 0). Yüksek (80 °C) veya çok yüksek ( °C) sıcaklıkta kurutınanın makarna bakteri yükünün düşük düzeye indirilmesinde etkili olduğu belirtilm (ll). Geliştirilen bir yöntemde; makamada kunıtıut: ilk aşamasında, yüksek sıcaklık kısa bir .5 uygulandıktan sonra sıcaklık kademelı olarak azaltıl ve sonuçta kısmi rutubet ile sıcaklığın birl uygulanması ile mikrorganizmalann termal yolla : edilmesinin sağlandığı gözlenıniştir (12). Makarna ürünlerindeki potansiyel toksin kaynaklannın saptann makarna ve er üzerine yaptılan bir çalışmada hamuruna W1 vasıtasıyla bazı küf cinslerinin bulaşabil( İçinde makarnanın da old1 belirtilmiştir ( 13). gıdalarda Staphlycoccus ve enterotoksin oluşurnın incelendiği bir araştırmada makamanın Staphylococ gelişimi ve enterotoksin oluşumu için uygun olmac belirtilmiştir ( 14). Durum buğday ürünlerinin üre· sırasında uğradığı kalite değişiklikleri üzerine yapıJan çalışmada presten, pres çıkışı ve kurutma çıkışı spag hamuru ve burgu hamurundan alınan örnekler üzerin kurutma çıkışı spagetti hamurunda toplam mez( bakteri sayısını 6.000 adet/g, burguda ise 3.020 ade olarak tespit edilmiştir ( 10). Pavan ( 1980), makaı üretiminde uygulanan kurutma süresi ve sıcaklığı üzen kurutma aşamasu yapılan bir çalışmada esas başlangıc1nda makamamn nem içeriğinin %30 dan % düşdüğü ve ürünün mikrobiyolojik kalitesinin yükseld belirtilmiştir ( 15). Üretim ve saklanması süresince uzı makamalann mikroflorasımn araştinidığı bir çalışma hazırlama ve saklamanın her aşamasından örneki alınarak çiğ maddeler arasında yumurtadaki mikroflo. dikkate değer düzeyde bulunmuştur. Ürünün işlentre süresince kontaminasyonun giderek azaldığı, ürerİ1 tamamlannnş ürünün saklama süresinin 12 a düşürülmesi gerektiğini belirtilmişltir. Ayrıca yapıh çalışmada kolifoıın grubu bakteriye rastlanılmadı

eksiklikleri sıkça görülen tianrin, niasin, riboflavin, demir, folik asit, p antotenik asit ve magnezyum gibi besin ögeleri açısından günlük ihtiyacın ortalama o/o 20'sini karşılamaktadır.Lisin ve metionin amino asideri hariç makama ürünleri proteince de oldukça zengindir. Bir porsiyon makama günlük esansiyel amino asit ihtiyacının % 50'sini karşılayabihr. Makama proteinin hazınedilebilirlik oranı % 96 olarak tespit edilmiştir ( 4). Tabio-l Makamanın Besin Elementleri ( 1 OOg ) ve Günlük Alınması Gereken Miktar (5,6,7) •

Besin Elementi Protein Karbonhidrat Kalori Demir Kalsiyum Sodyurii Potasyum Magnezyınn Tiamin Riboflavin

Makama (Çiğ) 1 1,57 g 75g 367 Kcal 1.5 n1g 16 mg 6 mg 125 mg 34 mg 0. 153 mg 0.046 mg

Günlük Ihtiyaç 60 g 250 g 2600 Kcal l O mg 1200 mg 500 mg 2000 mg 350 mg 1.5 mg 1. 7 n1g

Makarnada bulunan bazı besin elementlerinin miktarı ve T'ablo 1 'de günlük alınması gereken değerler verilmiştir. Tablodan da görüleceği gibi makama özellikle protein, karbonhidrat ve kalori açısından günlük ihtiyacın önemli kısmını karşılayabilecek bıleşirne sahiptir. lll MİKROBİYAL YÜKÜ

?ıdalarda bulunan

mikroorganizmalarm cins ve sayısı ıle çevre koşulları bozulm anın boyutunu belirler. Ayrıca uy�lanan işleme tekniği de indikatör floranın tipini �tkiler. Bun� yanında gıdanın karakteri, uygulanan ön ışlemler ve ışleme teknikleri de mikrobiyal bozulmanın oluşumu ve şekillenmesinde önemli rol oynar. Gıdanın fiziksel d�mu olar ak nitelenen kolloidal yapısı, donnıuş, ı�ıl ışlem görınüş, nemli veya kurutulmuş olması bozulma ıle doğ ruda n etkileşim içindedir. Ayrıca besin ele�e�tlerinin dur um u, su aktivitesi, oksidasyon reduksıyon (0-R) p otansiyeli, inhibitör maddelerin varl� ı y ne mikrobiyal bozulmayı etkileyen temel faktorlerdır B uğd ayl arl a gelerek, iımik aracılığıyla . e makama bunyesın geçen bakterilerin hamurun preslenmesi sırasında en düşük miktara in iği, bundan sonr� ısı ve n�ı:ı ko ul arına bağlı olarak sınırlı bir artışla � . _ be lır tıl mamule geçtıgı me ktedir ( 9). Makama üretimi sır :sında pişme işleminin olmadığı, karıştırma ve �?g�a aşamalannda mikroorganizmaların üreyebildiği, tüket� a�aması�da� ön ce uygulanan kaynatma işlemi ile baktenlenn veJetatif formları ile kü f ve maya 1arın . . 0. Id" uru"Id"--. genelde kuru olarak �gu, u tip gıdaların konındugu, m ık ro bi ya l bozulmanın çok seyrek olduğu ,

�

\�).

cİ

116

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi �h, A_i, 6.C1lt, l.Sayı (Mart 2002)

Makamanin Besin Değeri Ve Mikrobiyal Kalitesi O.Dem1rkol, A.İçöz

Bulunan bakteriler ise arasında Bacterium'un �Cf Pseudomonas ve hakim olduğu Ticari makarna w:ınlerinde ve sr�· bildi�il ş_tir (16). _ yıyeceklerde Basıllus cereus'un nazırianmış tükehm ıçın �ala· ::�i davranışlan üzerine yapılan bir çalışmada yumurtasız yapılan 48 makama örneğinde Bacillus cereus'un varlığı ,1 , değerlendirilmiştir. Sekiz makama örneği 15 °C'de 3 � � aylık periyodun üzerinde saklanmış, bu makamalarda J varlığı tespit edilen Bacillus cereus kolonileri kanıtlama ıJ�ı testleri ile doğrulanmış ve Bacillus cereus'un oluşturduğu kontarninasyon seviyesi %70.9 olarak bulunmuştur. Alı Ü' Fakat bu kontaminasyon sıklığı yumurtasız yapılan cı\· makama örneklerinde %58.3 - o/o87.5 arasında değiştiği t !�� saptaruruştır (17). Ashenafi ve ark. (1995), Açık sunulmuş . � büfelerde satışa hazır yiyeceklerin bakteriyolajik profıli ve saklandığı sıcaklık derecelerinin rif değerlendirilmesi üzerine yapılan bir çalışmada, spagetti �·; ve makarnaları 20 - 30 °C de saklanmış ve aerobik mezofılik bakteri sayısının (> 1 O(6) cfu/g) v� ır· Enterobacteriaceae sayısını (> 1 0(5) cfu/g) olarak tespıt edilmiştir (18). Bacillus cereus ve Bacillus subtilis'in �- gıdalardaki aktiviteleri üzerine yapılan bir başka [ll' .. çalışmada içinde makama ürünlerinin de olduğu toplam 229 örnekten 1 09 tanesinin Bacillus cereus içerdiğini .ır belirtilmiştir (19). Çeşitli ticari makamaların mikrobiyolojik kalitesinin belirlenmesi üzerine yapılan çalışmada küf ve mayalarm varlığı ve sayısını, Baczllus �: cereus, Staphylococcus aureus, toplam ve fekal 1 kolifornıları, E. coli ve Salmonella türleri 9 makama ll! · � çeşidinde araştırılnuştır. Sadece bir örneğin Salmonella , nin varlığı nedeniyle yemeye uygun olmadığını beIirtilmiştir ( 2O). 1

kurutma tekniğinin doğru seçilmesi ve paketierne ile sırasında nem çekmemesine depolama özen g österilınelidir.

� belirtilmiştir.

�

��

KAYNAKLAR

,., ·

•

�

�;

�:

�

�;spp. i

•

l'l

IV SONUÇ VE ÖNERİLER

i\;Makama üretiminde kullanılan durum buğdayının yetiştirildiği önemli ülkeler arasında ?lan ülkemizde kişi başına yıllık tüketim 5 kg/yıl iken Italya' da 27 kg/yıl, e-Yunanistan'da 8.5 kg/yıl, ABD'de 8.5 kg/yıl ve Mısır'da kg/yı dır (21). Besin değeri, kalitesi ve fiyatı bir çok gıda maddesinin önünde yer alan makarna beslenme sorunlarının giderek arttığı ülkemizde daha fazla tüke tilmelidir. Makama inanılanın aksine şişmanlatıcı bir olmaktan çok besleyici ve kaliteli bir gıdadır. B e raberin tüketilen yoğurt ve soslar makamanın besin 1 , değerini daha da çok arttırmaktadır. Makarnalara l a �h mmadde ve işleme sırasında mikroorganizmaların ulaşabildiği ve canlı kalan mikroorganizmaların bildirilmiştir.Makama üretiminde etkili leurutma yöntemiyle nem miktarı % 12 civarına ve hamura çeşitli aşamalarda bulaşan mikroorganizmaların üremesi durdurularak raf ömrü llzatılmaktadır.Makamaların ömrü boyunca raf bozulmadan ve besin değerini kaybetmeden saklanması için mikrobiyal yükü düşük hammadde kullanılması,

�

�6.8

: �

10.

ll.

�ürün

12.

�b "olabileceği

rindirilmekte

13.

117

Elgün, A. ve Ertugay, Z., 1992. Tahıl Teknolojisi. Atatürk Ünüversitesi, Zir. Fak. Yay. No. 297, Erzurum. Anonim. 2000. Makama Sektörü ve Gelişimi. Gıda Teknolojisi ve Tarım Dergisi, Sayı. ll, 50-54. Kahraman, M, E. 1997. Pratik Olarak Makama. Unlu Mamulleri Dünyası. Yıl. 6 Sayı 5-6, s.4344. Yıldız, F. 1997. Katkılı Makamalar ve Beslenme Fizyolojisi açısından Değerlendirilmesi. Gıda Sanayii Dergisi. Sayı. 49, 53-56. . Işıksoluğu, M. 1997. Beslenme. Milli eğitim basımevi, s. 421. Koca, F. ve Demircan, S., 1997. Ülkemizde Üretilen Bazı Makarnaların Kimyasal bileşimi ve Pişme Özellikleri. Unlu Mamuller dünyası.Yıl. 6, Sayı. 1, 51-60. Özkaya, H., Seçkin, R., Ercan, R., 1984. Bazı Makama Çeşitlerinin Kimyasal Bileşimi ve Pişme Kalitesi Üzerinde Araştrrına. Gıda Dergisi, Yıl. 9, Sayı. 3, 153-161. Fraizer, W. C. and Westhoff, D. C. 1978. Food Microbiology. 3rd. Ed. Mc. Graw - Hill Book Comp. ine. New York. P. 77- 100 Aktolug, A. ve Bekbolet, M., 1979. Durum Buğdayı Ürünlerinin (İıınik ve Makama) Üretim Sırasında Uğradığı Kalite Değişiklikleri. Gıda Dergisi 3 ( 4/5) Temmuz Eylül Karapınar, M., ve Gönül, A., 1998. Hububat ve Mikrobiyolojik Hububat Ürünlerinde Bozulmalar. Gıda Mikrobiyolojisi Birinci Baskı. Ollıvıer, J. L. 1986. Pasta Driying of Very High Temperature. "A Fact Pasta and Extrusion Ch., Cooked Foods" Mercier, Cotonelli, C. (Ed). S. 90-97. Elsevier Applied Science Publishers. New York and London. Topgül, M. 1996. Zenginleştirilmiş Makamalarda Değişik Kurutma Şartlannın ve Pişirmenin Makarna Kalitesi ve Bazı Besin Ögeleri Üzerine Etkileri. Yüksek Lisans Tezi. Eylül 1996. Stoloff, L., Trucksess, M., Anderson, P. W., Glabe, E. F., Aldridge, J. G. Deternıination of the Potential For Mycotoxin Contamination of Pasta Products. Journal of

Makamanin Besin Değeri Ve Mikrobiya1 Ka O.Demirkol, A

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

1978. 43 :1, 228 - 230. 22 Food Serece. Ref. 14. Park, C. E., Derea, H. B., Rayman M. K., 1978, Evalation of Staphylococcal Theıınoni Clease ('INase) Assay as a Means of Sreening Foods for Growth of Staphylococi and Possible Enterotoxin Production. Canadion Journal of Microbiology. 1987. 24 :10 1135-1139. 15 Ref. 15. Pavan, G.1980. High Temperature Driying Improves Pasta Quality. Ed.Engng Int, (Feb) , 37

M. 1990. İnvestigation of the Microflora of Long Pasta During İts Producttion Storage. Microbiologija (Beograd). and 1990. 27: 1, 17-27. 10 Ref. Mc. Knight, I. C. S., Leitao, M. F. de F, 1990. Bacillus cereus in Macarani II. Occurence in Coınmercial Products and Evaluation of its Behavior in Food Prepared For Comsuption Revista de Microbiologia. 1990. 21 : 3, 268 275. 8 Ref. Ashenafı, N.D., 1995 Bacteriological Profıle and Holding Tempatures of Ready-to-Serve Food İtems in an Open Market in Awassa, Ethiopia Tropical Geogrophical Medicene. 224 -247 18 Ref. 1995.47: 6, Giffel, M. C. te., Bevmer, R. R., Leijen Dekkers, S., Rombots, F. M. 1986. ineidence of Bacillus cereus and Bacillus subtilis in Fo o ds in the Netherlands. Food Microbiology. 1996. 13 : 1, 53 - 58. 24 Ref. Hoffmann, F. 1., 1997. Estimation of the Quality of Different Microbiological Connnercial Brands of Pasta Higiene Alımentar. 1997. ll : 49. 27-30. 8 Ref Anonim, 1998. Geleceğin Ürünü Makama. Gıda Teknolojisi. Yıl. 3, Sayı. 2, 38-44.

16. Todorovic,

17.

18.

19.

20.

21.

118

Belediyelerde Yönetim Bilişim Sistemleri Ö.Uygun

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Say1 (Mart 2002) SAU

•

••

•

BELEDIYELERDE YONETIM BILIŞIM SISTEMLERI ÖzerUYGUN

Bu çalışmanın asıl amacı, yönetim bilişim sistemlerinin belediyelere uygulanntasını ele almaktır. Bunu yaparken önce yönetim bilişim sistemleri (YBS) hakkında bilgi verilmiştir. YBS'nin tanımı, gelişimi, gerekliliği, organizasyondaki yeri ve önemi anlatılmıştır. Ardından belediyelerin öğeleri ve görevleri hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Daha sonra da YBS'nin belediyelere uygulanması açıklanmıştır. Bu amaçla Tuzla Belediyesi incelenmiş, sistem geliştirme süreci örneklerle gösterilmiştir. Bilişim sistemlerinin organizasyonu yeniden yapılandırabileceği görülmüştür. YBS'nin modeli kurulmuş ve operasyon seviyesi sistemlerle ilişkisi gösterilmiştir. Yönetim bilişim sistemlerinin belediyelerde de niçin gerekli ve faydalı olduğu belirtilmiştir.

Özet

yönetim bilişim belediye, bilişim, sistem geliştirme

Anahtar kelimeler

ı.

Günümüz

iş

ortaınında

şirketlerin

rekabet

Bilginin etkin kullanımı en özet şekliyle, doğru bilginin, doğru zamanda, doğru kişiye ulaştırılmasıdu.

Bunun

sağlanması kolay bir iş değildir ve uygun araçların belirli bir sistem içerinde bir araya getirilmesini gerektirir. Bu araçlardan birinin bilgisayar olması kaçınılmazdır. Genel ifadeyle bu sistemlere bilişim sistemleri (information

systems) denir. Tipik bir yönetici zamanının %80 'ini bilgiyi işleme ve iletme ile harcar. Amerika

Birleşik Devletleri 'nde iş

gücünün %50'si genel olarak bilgi işlemeyle alakah işlerde istihdam edilmiştir[4].

Bu ihtiyacı karşılamak

üzere yöneticilerin planlama, kontrol ve karar veııne

sistemleri,

süreçlerinde yardımcı olan

bilgisayar destekli bilgi

sistemleri de zamanla gelişmiştir.

Bilgisayarın

bilgi

işlemede

ilk

kullanımı,

1954 'te

muhasebe için programlanmış bir bilgisayar ile başlar[4]. Yönetim Bilişim Sistemi (YBS) kavramımn kullamlmaya başlanmasının

ilk

yıllarında,

tüm

işletme

bilgisayar

sistemlerini - veri işleme, karar destek sistemleri, ofis otomasyonu - içerdiğini

düşünenler çıkmıştı.

Ancak

zamanla, YBS 'nin başlı başına "organizasyonel bilişim sistemi'' olduğunu düşüncesi ağırlık kazanmaya başladı. Buna

göre YBS,

karar

destek

sistemleri

ve uzman

sistemler gibi, tekil sistemlerin bir araya getirilişi değil kendisi başlı başına bir tekil sistemdir(8].

YBS, bilgi-yönelinıli (information-oriented) sistemlerden biridir. Diğerleri karar destek sistemleri, ofis otomasyonu, uzman sistemler ve benzerleridir. Bunlarla birlikte veri işleme

sistemleri bilgisayar-destekli bilişitn

oluş turur.

rnanagement information systems, :nunicipality, information, system development

Key words

global

edebilmesi için bilginin etkin kullanılması kaçımln1azdır.

The main aim of this study is to examine ho'' to implement management information systems in municipalities. To do this, fırst, we have given some information about management information systems (MIS). The definition, development, necessity of MIS, and its role and importance for organizations have been explained. Then, we have dealt with municipalities explaining their elements and duties. Finally, implementation of MIS in municipalities is described. For the study, Tuzla M unicipality is exercised and system development process is shown with examples. We have seen that information technology could reorganize the organizations. The architecture of MIS is built and its relationship with transaction processing systems has been shown. Why management information systems are required and useful for nıunicipalities has been clarifıed.

Abstract

GİRİŞ

Bilgisayar

destekli

organizasyonun

sistem ini

bilişim

sistemi

üzerinden

gerçekleştirdiği

kontrole

bilgi/bilişim

yönetimi denir. Bu ifade bilginin bir kaynak olduğunu ve yönetilmesi gerektiğini vurgular.

). Uygun, Marmara Üniversitesi Arşivcilik Bölümü Öğretim Görevlisi

119

Belediyelerde Yönetim Bilişim Sist ö.ı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Say1 (Mart 2002)

II.

YÖNETİM BİLİŞİM SİSTEMLERİ

yoktur. Bazı yazarlar bilgi işleme sistemi, bilgi ve karar sistemi, organizasyonel bilgi sistemi ya da basitçe bilişim sistemi gibi alternatif kavraınlar kullanırlar. Bu de,

hep si

organizasyonun

operasyonlarım, yön etimini ve karar veııne işlevlerini destekleyen bilgisayar destekli bilgi işleme sistemini bilginin

elektronik

anlamlı

bir şekle

insanlara

iletişim

araçlarını..

veya

üyelerine,

girdi

aşamasını

geribesleı:

inceleyebilmelerine

ÇEVRE

Tedarikçi1 -----

Sınıflandır, düzenle, hesapla G.eribesleme

ı �

___________

Danışman

bir şey

Çıktı ı

_________

Ortaklar

Rakipler

Bilgiyi daha farklı ifade etmek

olayları

temsil

eden,

insanların

önceki ham gerçeklerdir. Veri, fırma içi operasyonlardan da kaynaklanabilir, tedarikçiler ve müşteriler gibi dış varlıklardan da kaynaklanabilir. Veri ayrıca, dış veri tabanlarından ve servislerden de gelebilir. Çünkü fırma, pazarla ilgili ve rekabetsel değere sahip önemli miktarda bilgi satın alır. Bilişim sistemi teknik olarak, bir organizasyonda Icarar

vermeyi, koordinasyonu ve kontrolü desteklemek için bilgiyi toplayan (veya geri çağıran), işleyen, depolayan ve dağıtan bir dizi birbiriyle karşılıklı-ilişkili bileşenler

Şekil II. 1 Bilişim sisteminin fonksiyonlan 11.2 Bilişim Sistemlerinin Gerekliliği 1980'lere kadar bilişim sistemlerinden çok fazla edilmezdi. Bilişim sistemleriyle ilgili yazılanlar çok f değildi. Yöneticiler, kendi organizasyonlannda bilg nasıl

yönetici ve işçilere, problemleri analiz etmede, katınaşık konuları tasavvur etmede ve yeni ürünler üretmede yardımcı olur. Biliş im sistemleri, organizasyon içindeki ve çevresindeki önemli kişiler, yerler ve şeyler hakkında

toplandığı,

ilgili

teknoloji k:ullamrru

Yönetim

sürecinin,

sadece

yüz

yüze gerçekleştir

günümüz yöneticileri, kendi organizasyonlannda bilg nasıl üretildiği ve yönetildiğini düşünmekten kendile alıkoyamazlar[7]. halen

sistemleri

Bilişim

sürdürmektedir.

Bilişim

gelişmekte,

evrin

sistemleri geJiştikçe yöne

anlayışı da evrim geçirınektedir. Günüınüz yöneticis: rekabetçi kalabilmesi için bir çok yeteneği olmalı Bunlardan

biri

� v�ııne �� de yardımcı olacak bilgileri sağlayan bir bilişim

Bilişim

bilişim

sistemlerinin

teknolojisini anlamak

bazı

katkılarını

şu

şelci

sıralayabiliriz: •

olarak tanımlamıştır. Günümü z şartlarına ve yeni

Organizasyonların tasarianınasında yeni yöntemler sunar (T-Foım organizasyon).

YBS tammlanna göre, YBS kavramımn ortaya atılışının oldukça

seviyelerdeydi. Bilg

global koordinasyon ihtiyacı önceleri pek yoktu. An

IBM'd n Joel D. Aron 1969'da YBS'ni "yöneticiye karar

artık

alt

kişisel bir beceri olduğu zannedilirdi. Farklı uzak yeri

yönetebilmektir.

tanım

dağıtıldığı hakkınc

kendisi, fıınıa için önemli bir değer olarak düşünülme

da bilgi içerebilirler.

yapılan b u

işlendiği

bilgiye ihtiyaç duymazlardı. Bu sebeple bilişim sistem

olarak tanımlanabilir[?]. Karar veııneye, koordinasyona ve kontrole destek olmasının yanı sıra bilişim sistemleri,

yıllannda

kullanılacağı faaliye

bilginin

Girdi

Bilgi ise, bir durum ya da

anlayabileceği ve kullanabileceği bir biçime sokulmadan

ilk

bil

BİLİŞİM SİSTEMİ Işlem

bilgisayar

muhtemel bir karar vermede bir değere sahip olacak şekilde işlenmiş veri olarak tanımlamak mürnkündür[5]. V eri, organizasyon içerisinde veya fiziksel çevrede

sıstemı

ise işlenmiş

�---ORGANiZASYON

gerekirse, muhatabına anlamlı gelecek ve mevcut veya

gelen

İşlem, bu ham bilgiyi

düzeltmelerine yardımcı olacak çıktı üretir.

olarak

olay hakkındaki belirsizliği azaltan herhangi

meydana

de ihtiyaç duyar. Geribesleme, organizasyonun b'

içerir. Bilişim sistemleri, bilgiyi işleyen ve/veya ileten

olarak tanımlanabilir.

çıkar.

organizasyonun

Çıktı

sokar.

ağlarını, faks makinelerini ve hatta cep bilgisayarlarını standart prosedürleri çalıştırır.

ortaya

ulaştırır. Bilişim sistemleri aynı zamanda

her türlü teknolojiyi kapsar. B u amaçla kullanılan fıziksel bilgisayarlan,

veya

içerisinden

Müşteriler

teknolojisi,

oluşturmada ile

faaliyet

üç

çevresinden ham bilgiyi alır.

işlenmesinde, depolanmasında ve iletilmesinde kullamlan teçhizat,

bilgi

organizasyon

kasteder[ 4]. Bilişim

hizmetler

faaliyetler girdi, işlem ve çıktı faaliyetleridir.

çıktığı Yönetim Bilişim Sistemleri kavramının ortaya ar 1960'lı yıllardan itibaren, YBS hakkında çeşitli tarnınl i yapılmıştır. YB S'ni n tanımı hakkında göıiiş birliğ

kavramlarımn

ürün

duyacaklan

II.l Yönetim B il işim Sistemlerinin Tanımı

bir

yeni

•

basit

Elektronik olarak firmalara bağlantı kuran müşteri v: tedarikçilerle yeni ilişkiler sağlar.

kalmaktadır. Günümüzde YBS 'ne yüklenen anlam çok daha kapsamlıdır.

•

Bir bilişim sisteminde, organizasyonların karar veıınede,

Tam zamanında üretim sağlamak için elektronik ven transferi sayesinde üretim ve hizmet endüstrisinde Çt önemli etkinlik sağlar.

operasyonları kontrol etmede, problemleri analiz etmede

120

Belediyelerde Yönetim Bilişim Sistemleri Ö.Uygun

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi j�� 6.Cilt, ı .Sayı (Mart 2002)

eı:ı�

ti}C

•

E ira

•

daL

•

gı; tleı. •

;li� ,,1

Şirketlerin farklı kültürleri, işi yapma tarzlan, değerleri olabilir. Bunlar genellikle tüm çalışanlar tarafından öğrenilir ve uygulanır. Bunlar da şirketin bilişim sistemine dahil edilebilir.

BİLİŞİM SİSTEMLERİ, ORGANiZASYONLAR VE YÖNETİM

III.

ıe,,

ürün ya da servisleri tasarlarlar. Veri kullanarak çalışan sekreter, memur gibi çalışanlar ise şirketin kağıt üzerindeki işlerini yürütürler. Üretim veya hizmet işçileri - operatörler, montajcılar, paketçiler gibi - ise şirketin ürün veya hizmetlerini üretir ler.

Örneğin hava yolları ve güvenlik endüstrilerinde, rekabetin temellerini ve endüstri yapısını değiştirir. Bilgi kullanan işçilerin üretkenliğine ve esnekliğine katkıda bulunur. Yöneticile re, yüz yüze iletişim ve denetim yerine elektronik alternatifler sunar.

•

III.1 Işletme Açısından Bilişim Sistemleri

Bir organizasyonda farklı seviye ve uzmanlıklar, farklı ilgi alanları ve görüş açıları meydana getirir. Bu görüşler genellikle çatışır. Çatışmalar, organizasyon politikalannın temelidir. Bilişim sistemleri, organizasyonun doğal parçaları olan farklı görüş açılarının, çatışmalann, uzlaşma ve anlaşmaların üstesinden gelir.

İşletme ve yönetim açısından bilişim sistemleri, sadece - girdi-işlem-çıktı makineleri değildir. İşletme açısından bir er bilişim sistemi, bilişim teknolojilerine dayalı, çevre

tarafindan ortaya çıkan bir tehdide karşı organizasyonel

...

111.1.2 Teknoloji ...

Teknoloji

Organ1 zasyon

Bilişim sistemleri teknolojisi, yöneticilerin değişimi yakalayabilmeleri için varolan araçlardan biridir. Bilişim teknolojisi organizasyonu birarada tutar. Bilgisayar terrıelli bilişim teknolojileri bilgisayar donammı, yazılımı, depolama ve iletişim teknolojilerini kullanır.

Bilişim Sistemleri

Bilgisayar donanzmz, bilişim sistemlerindeki girdi, işlem

ve çıktı faaliyetlerinde kullanılan fiziksel teçhizattır. Bilgisayar işlemcisi, çeşitli girdi, çıktı ve depolama gereçleri ve tüm bunlar arasındaki bağlantıyı sağlayacak fiziksel araçlardan oluşur. Bilgisayar yazılunı, bilişim donanım bileşenlerinin kontrol ve sistemindeki koordinasyonunu sağlayan önceden-programlanmış detaylı talimatlardır. Depolama teknolojisi, hem fiziksel depolama aracını, hem de bu fiziksel araç üzerinde bilgi organizasyonunu yönetecek yazılımı içerir. iletişim teknolojileri, fiziksel araçlardan ve yazılımlardan oluşur. Çeşitli donanııru birbirine bağlar ve veriyi bir donanımdan diğerine iletir.

Yönetim

�( ll .�

b ve

yönetsel

çözümdür.

Bilişim sistemleri, işletme ı�. çevresinde oluşan problem ve tehditlere önemli rr org ani zas yonel çözümler sağlar. Bir yönetici bilişim ı� sistemlerin i anlayabiln1ek için, sistemlerin organizasyon, k yönetim� ve bilişim teknolojileri boyutlarını ve bunların �:organizasyon problemlerine çözüm üretebilme gücünü :: anlamalı dır[ 1] [7]. Şekil

...

HI. 1

Bilişim sistemlerinin öğeleri

lll.1.3 Yönetim

Bilişim sistemleri teknolojileri yöneticilerin beklenti, hayal ve realitelerine duyarlı olmalıdır. Yönetimin önemli bir parçası, yeni bilgi ve bilişim sistemlerini kullanarak iş üretmektir. Bilişim teknolojisi, organizasyonun yeniden oluştuıulmasında önemli bir rol oynayabilir.

lll.l.l Organizasyon

:Bilişim sistemi tasariayıp etkili bir şekilde kullanabilmek .için, öncelikle organizasyonların çevresini, yapısını, ı fonksiyonlarını ve politikalarını anlamamız gerektiği gibi, aynı şekilde, yönetim ve yönetim karar verıne rolünü anlamalı yız. Ardından, çözümler üretebilmek için çağdaş bilişim teknolojilerince sağlanan imkan ve fırsatlar araştırılınalı dır.

Organizasyonun farklı seviyelerinde yönetsel roller ve kararlar çeşitlilik gösterir. Üst seviye yöneticileri, üretilecek ürün ve servislerle alakah uzun-dönemli stratejik kararlar alırlar. Orta seviye yöneticileri, üst seviye yöneticilerinin program ve planlanın yürütürler. Operasyonel yöneticiler ise f11ınanın günlük faaliyetlerini izlemekle sorumludurlar. Her yönetim seviyesinin ihtiyaç duyduğu bilgi ve bilişim sistemleri gereksinimleri farklıdır.

Bilişim sistemleri organizasyonlann bir parçasıdır. Ancak bazı şirketler için bu sistem olmadan işletme de olmaz[7]. Bir organizasyonun anahtar öğeleri çalışanları, yapısı, operasyon prosedürleri, politikalan ve kültürüdür.

Organizasyonlar farklı yeteneklerde çalışanlara gerek duyar Yöneticilerden başka bilgi kullanarak çalışan mühendisler, mimarlar ve bilim adamları vardır. Bunlar

Bilişim teknolojileri, bilgisayarların geleneksel kapasitelerini de geliştirir. Günümüzde bilgisayarlar, veri

121

Belediyelerde Yönetim Bil işim

SAU Fen Bilimieti Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, 1 . Sayı (Mart 2002)

yansından fazla olamazlar.

iletişimde de kullanılır. Birçok bilgisayar çeşitli iletişim

organizasyon

birbirleriyle bizim

bağlantılar

düşünce

3030 sayılı kanunun 1 3. maddesine göre seçilmiş üı

bulunmaz. Encünıene belediye başkanı başkanlık ede

Başkan bu yetkisini bir başkasına devredebilir.

kaldırma ktadır. Firmalar tedarikçilerİnİn ve müşterilerinin

IV.2.3 Belediye Başkanı

kendi sistemlerine direkt bağlantı kurmalarını daha fazla çağı

birinci

bilgisayariann

Belediyenin

hesaplamalişleme ( computation) ile ilgili ise, ikinci çağı

doğrudan

iletişinıle alakalıdır.

IV.

Başkanın görev, Belediye

seçilir.

başkar

istisnai

hallere

yetki ve soruml ulukları

15 80 sa�]

muhtelif

kanuniard

kanunu

diğer

sayılmıştır.

IV.l Tanımlar "Mahalli

Anayasarnızın

Belediye başkanı belediyeyi temsil eder ve belediyem

127.

başlıklı

İdareler"

maddesinde "Mahalli idareler;

il belediye veya

yürütme orgam olarak görev yapar. Beş yıl süreyle ha�

köy

tarafından

halkımn mahalli müşterek ihtiyaçlanru karşılamak üzere

meclisi

encümeninr mec

ve encümenin kararlarının yürütülmesi görevlerini yeri�

seçilerek

tarafından

seçmenler

gösterilen

Belediye

seçilir.

başkanıdır. Yasaların verdiği görevleri yaparken

kuruluş esaslan kanunla belirtilen ve karar organlan gene kanunda

tarafından

belediye

başkanlarının atama ile görevlendirilmesi de mümkÜlldfu

•

halk

olan

organı

yürütme

Bakanlar Kurulu'nun uygun gördüğü yerlerde beledi�

BELEDiYE ORGANİZASYONU VE YON E TIMI ••

fen

müdürü,

tarzırnızı

iletişim hatları, fuınalar arasındaki sınırları da ortadan

Şayet

işleri

encümenin doğal üyesidirler. Büyük şehir belediyelerin(

değiştirmektedir. Bilgisayar ağları sayesinde elektronik

istemektedir.

sağlık

müdürü,

kurarlar.

bağlantı

yapmada

iş

veya

kişi

birçok

vasıtasıyla

1580 sayılı kanununa gö

i�lı müdürü, hukuk işleri müdürü ve teftiş kurulu miid� yazı işleri

hatlan kullamlarak birbirlerine bağlanmıştır ve bir ağ Ağlar

Ot\·. !

Seçilmiş üyeler 2 kişiden az ve daire müdürleri sa)'lsır.

depolama ve hesaplama/işleme fonksiyonlarının yam sıra

oluştunnuştur.

S�steır

getirir.

oluşturulan kamu tüzel kişileridir" ifadesi yer alır.

Belediye

sözleşmeler

adına

yapar.

Gelir '

giderleri denetlemek, idare amiri olarak sarf evrakların

1580 sayılı Belediye Kanununun 1. maddesinde ise;

imza etmek gibi görevleri ifa eder. Belediyenin

"Belediye, beldenin ve belde sakinlerinin mahalli mahiyette müşterek ve medeni ihtiyaçlarını tanzim ve şahsiyettir" hükmi bir mükellef ile tesviye

valinin denetimine tabidir.

denilmektedir[2].

IV.3 Belediyelerin Görevleri

olarak çalışan belediye başkanı merkezi hükümet adın

Etkin bir kent yönetiminin üç temel hedefi olmalıdır[4]:

IV.2 Belediyelerin Organları

•

Kentsel büyürneyi yönetmek, yönlendiıınek ve

Encümeni ve Belediye Başkamdır.

•

Kentsel altyapıların tamamlanmasını) bakım ve

IV.2.1 Belediye Meclisi

•

Kentsel hizmet sistemlerini sağlıklı ve tutarlı bir

Bir yerel yönetim birimi olan belediyelerin üç temel organı bulunmaktadır. Bunlar; Belediye Meclisi, Belediye

Belediye meclisi belediyenin en büyük karar orgamdır. ve diğer seçim mevzuatına göre halk tarafından seçilir. Milletvekili seçimlerinde olduğu gibi belediye meclisi

sayısına

göre

meclisi

belediye

belirlenir.

üyeleri

ilçe

faaliyetleri

1580 sayılı Belediye Kanununun 70. maddesinde ayrıntılı Bunun

dışında

çeşitli

belediyenin

karar

yürütme

kişilerden oluşmaktadır. Encümende belediyenin daire ve

meclis

müdürleri atanmış,

üyeleri

görevleri,

görevleri

olarak

görev

sos)'

sıralam

belediyelere

yeni

görev)t

tüm faaliyetleri yapabilecekleri de belirtilmiştir.

yetkilerine sahip bir organı olup seçilnriş ve atanmış müdürleri

eğitim i

yüklenmiştir. Belediyelere verilmiş zorunlu görevleri dışında, isterlerse, halka kolaylık sağlayabilecek sosy1

IV.2.2 Belediye Encümeni encümeni,

ve beden

yapma

yönetmeliklerle

kanunlarla

belediye meclisine görevleri verilmiştir.

Belediye

kültür

mümkündür. Belediyelerin görev sahas ı 1580 sayılı ya� ile belirtilmiş olmakla beraber, birçok kanun, tüzük '

başkanlık yapar. Belediye meclisinin görev ve yetkileri şekilde sayılmıştır.

biçimde yönetmek.

yardım hizmetleri, zabıta hizmetleri, itfaiye hizmetler. iktisadi hayatı düzenleme görevl eri ve bazı tictı

başkam

belediye

Meclise

işletilmesini sağlamak,

görevleri,

5 yılda bir yapılır. Üye sayısı belediyenin büyüklüğüne göre en az 9, en fazla 55 kişidir. Büyük seçimleri de

belediyelerinde

denetlemek,

Bir belediyenin görev ve fonksiyonlarını bu ana madde!t altında toparlamak mümkündür. Bu görev ı fonksiyonları, alt yapı hizmetleri, sağlık hizmetleri, im

Genel karar organı olup yürürlükteki 2972 sayılı kanuna

şehir

amr

yaparlar.

Daire

meclis üyeleri seçilmiş kişilerdir.

122

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Belediyelerde Yönetim BiJişim Sistemleri Ö.Uygun

BELEDiYELERDE YÖNETİM BİLİŞİM SİSTEMLERİ

V.2

Yönetim Bilişim Sisteminin Belediyeye Uygulanması

V.l Belediyelerde Yönetim Bilişim Sistemlerinin

B u çalışmayı yaparken, ağırlıklı olarak Tuzla Belediyesi ?lmak üzere, Adapazarı Büyükşehir Belediyesi ve Istanbul Büyükşehir Belediyesi de kısmen incelenmiştir.

Bilişim sistemlerini ele alan kaynaklarda genellikle ticari şirketler dikkate alinarak konu işlenir. Yönetim bilişim sistemleri sadece kar amacı olan işletmeler için gerekli değildir. Zaten yönetim bilişim sistemlerinin tanım ve amaçlanndan da böyle bir sonuç çıkmaz. Şayet bilişim sistemleri kar an1açlı işletmeler için en çok gerekli gibi düşünülürse, belediyeleri de hizmet üreten bir işletme gibi düşünmek de mümkündü:;:. Belediyeler, belediye sınırları içerisinde yaşayan insanlara hizmetler sunar. Ancak bunları yaparken, hizmetini pazarlayan ticari işletmeler gibi kar odaklı düşünmezler.

B ilişim sistemlerinin sosyoteknik bir araç olduğu unutulmamalıdır. Hangi organizasyona uygulanırsa uygulansın, hem teknik hem de sosyal öğeler bir arada düşünülmeli ve düzenlenmelidir. Yeni bir bilişim sisteminin uygulamaya konması, yeni yazılım ve �onamm gereksinimlerinden daha fazlasını gerektirir. Işlerin yapılma tarzında, kabiliyetlerde, yönetirnde ve organizasyonda değişiklikler gerektirir . Sosyoteknik düşüneeye göre yeni bir teknoloji, onunla çalışacak kişiler göz ardı edilerek uygulanamaz[7].

Gerekliliği

işletmelerde, ürün ve hizmetin kalitesi, müşteri memnuniyeti, ürün ve hizmetin tam zamarnnda müşteriye temini.. gibi kavramlar ön plandadır. Bunlar önemlidir çünkü bu sayede işletmenin ürün veya hizmeti en çok olacak ve işletme kar edecektir. tercih edilir Belediyelerde de aynı kavran1ların ön planda tutulması gereklidir. Belediyeler de halkına en iyi hizmeti sunmalı, halkını memnun etıneli ve hizmetlerini en iyi şartlarla, halkın ihtiyaç duyduğu zamanda yerine getirmelidir. Hatta bunları yerine getiımesi, belediyelere çoğu zaman maddi açıdan külfetler de getirebilecektir. Ama kar amacı güden işletmeler ile belediyelerin farkları da işte burada açığa çıkmaktadır. Bilgisayarla:ın etkin �ullanımı belediyelere büyük �aydalar saglayacaktır. Orneğin emlak vergisiyle ilgili ışlemlerı_ ele alalım. Yüz binlerce mükellef icin emlak vergisi işleınlerini elle yapmak oldukça zahmetlidir. Bununla birlikte vergi beyannamesini vermeyenleri takip etmek de güçtür. Belediyelerin yerel gelir kaynaklanndan en önemlisi emlak vergisi olduğundan belediye önemli bir gelir kaybına uğrayacaktır[ 4]. Emlak vergisinin tahsili ve takibi, bilgisayarlı sisteme geçirilerek otomasyonu sağlandığında, hem mükellefler için hem de belediye çalışanları için işler oldukça basitleştirilmiş olur. Artık günümüzde de bir çok belediye bilgisayarlardan faydalanmaktadır. Ancak hepsinin bilgisayardan etkin faydalandığını söylemek de güçtür.

istem BELEDİYE

'RPT Pf)İYF

Bilişim sistemlerinin kullanımı, yöneticilerin stratejik planları arasında olmalıdır. Onların tüın iş planlannı destekleyecek bir bilişim sistem plam ortaya konmalıdır. �a��arnlı. bir .stratejik iş plam olmadan elverişli bir bılışım sıstemı de kurulamayabilir. Bu plan, sistemin gelişi �� mantığını, mevcut durumu, yönetim : strateJısıru, uygulama planını ve bütçeyi gösteren bir harita h �zı:neti verecektir. Bunun dışında, sitemin genel hedeflerının zamanlamalarım ve kilometre taşlarını ortaya koyarak, zaman içerisinde gerçekleştirilen ile planlananın karşılaştırılması mümkün olacaktır.

Belediye yöneticileri de hizmet planlanın ve hedeflerini geliştirmede sistemlerinden bilişim yönetim f�ydalanmalıdırlar. Bilişim sistemleri sayesinde, geçmiş hızmet bilgilerine, planlanan hizmet bilgilerine ulaşmak v� karşılaştırmak, ikisi arasındaki uyumu veya uçurumu gormek mümkün olacaktır. Yöneticiler karar veıınede mevcut durum bilgilerinden ve istisnai durum b �lgil�rinden de faydalanmak isterler. Elverişli bir _ yonetım bilişim sisteminin uygulama konınasıyla çeşitli raporlar almak mümkün olacaktır.

V.2.1 Sistem Geliştirme Süreci

�eni .b �lişin:ı

sistemleri, organizasyonel problem çözme . surec :nın b�� ürünüd �. Organizasyonun karşı karşıya . tür problemın veya bir dizi problemin çözümü kaldıgı bır olarak geliştirilir. Problem, yöneticilerin veya çal�şanların, or�anizasyonun görevlerini beklendiği gibi yerın� veya getıremediğini görmelerinden ?rga�asyo�� yeni imkanlan kullanarak daha başanlı ışleyebılecegını anlamalarından kaynaklanabilir.

123

Belediyelerde Yönetim Bilişim S �s teınle· 0- Uygu

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.C1lt, 1 .Sayı (Mart 2002)

V.2.1.3.1 Programlama Sistem tasanmındaki

Bilişim sistemleri, sistem geliştiınıe denilen faaliyetlerin sonucunda

ortaya

organizasyonel

bir

Sistem

çıkar. probleme

veya

geliştiıme,

frrsata

bilişim

-·

yazılırmna dönüştürıne safhası, sistem geliştiııne

sure(

test

etnı

içerisinde,

sistemleri çözümü üretmek için yapılan tüm faaliyetleri

bilgisaya

spesifikasyonlan

sistem

tasarınu

belki

faaliyetlerinden daha küçük bir yer işgal eder. Fakat b oluşturU ara; aşama, gerçek talimatları bilgisayar

kapsar. Bu faaliyetler; sistem analizi, sistem tasarınu, programlama, test etme, uygulama, bakımlkorumadı!.

sistemin kalbinin oluştuğu safhadrr.

Şekil V. l Sisteın geliştirme süreci V.2.1.1 Sistem Analizi

V.2.1.3.2 Test etme Sistemin doğru sonuçları verip veınıediğini araştJ.rma·

Sistem analizi, organizasyonun bilişim sistemiyle çözmek

için etraflı bir test etme süreci uygulanmalıdır. Tes t etın ile "Bilinen

istediği problemin analizidir. Problemin tanımlanması, sebeplerinin

belirlenmesi,

çözüm

karşılanması

istenen

bilgi

V.2.1.3.3 Uygulama/Dönüştürme

ihtiyaçlanmn

Uygulama/dönüştürme, eski sistemden yeni sisteme ge�.

belirlenmesi aşamalanndan oluşur.

sürecidir. '�Gerçek şartlar altında sistem çalışacak

Kapsamlı bir sistem kunııa dan önce organizasyon ve sistemi iyi anlaşılmalıdır.

sorusuna yanıt verecektir.

Organizasyondaki bilgilerin

çalışma

oluşturucuları ve kullanıcıları tespit edilmelidir. Analizci operasyonları

gözlernlemeli

ilaveten,

analizci,

organizasyonun

mevcut

problemin

kapsamı

kullandığı

önerilen

çözüm

işleyiş

istenen

bilgi

V.3 Belediyede Yapılması Önerilen Organizasyo

bir bilişim sisteminin bilgi ihtiyaçlarını ortaya çıkarmak,

Değişiklikleri

kimin hangi bilgiye, nerede, ne zaman ve nasıl ihtiyaç gerektirir.

Bilgi

etkinliği için donanım, yazlım, dokümantasyon)

da prosedür değişikliklerine bakım denir.

ihtiyaçlannın belirlenmesidir[ 1 OJ. En basit şekliyle, yeni

belirlemeyi

için gözden geçirilı

Hataları düzeltmek, yeni gereksinimleri karşılamak ve)

Sistem analizeisinin belki de en zor görevi, seçilen sistem

duyduğunu

deTei

karşıladığını belirlemek ve herhangi bir değişikliğe gen

V.2.J.J.J Bilgi ihtiyaçlarının belirlenmesi karşılanması

sisteındel

Bu aşamada sistem, başlangıçtaki amaçları ne olup olmadığına karar verınek

tarafından

Eski

V.2.1.3.4 Koruma/Bakım

amaçları tespit edilir.

çözümü

dönüştürülmesidir.

alu

doğruluk ve bütünlük açısından kontrol edilmelidir.

donanım ve yazılırm da incelemelidir. Tüm bunların sonucunda

Genellikle en zaman

yeni sisteme aktanlır. Ardından, dönüştürülmüş ve:ıilf

sistemi işleten anahtar kişilerle mülakatta bulunmalıdır. Buna

verilerin

veriler, manuel olarak veya özel dönüştürme yazımları i'

bunları yaparken belgeleri, iş emirlerini ve prosedürleri inceleıneli,

sonuçlaı

istenen

sistem

altında

üretecek mi?" sorusuna yanıt aranır.

alternatiflerinin

üretilmesi ve birinde karar kılınması, sistem çözümü tarafından

şartlar

Yeni teknolojilerin ve sistemlerin uygulanması genel i ik

ihtiyaçlarını

örgütsel

belirleme önemli miktarda araştırma ve yeniden gözden

yapıyı

etkiler.

geliştinne

Sistem

siire

içerisindeki sistem analizi aşamasında ilgili organizas )'(

geçiıınelerle oluşturulur. Bilgi ihtiyaçlarını elde etmek için analizci, kullanıcı ile tekrar tekrar çalışmalıdır.

incelendiğinde, yeniden örgütlenme ihtiyaçlanmn gere�

V.2.1.2 Sistem Tasarımı

Tuzla

Bilgi ihtiyaçlarını karşılamak için sistemin ne yapması

belediyenin

gerektiğini sistem analizi ortaya koyar, sistem tasarımı da

görülmüştür.

Örneğin

bu amacı sistemin nasıl yerine getireceğini gösterir.

Koordinasyon

(APK)

Bilişim sisteminin tasarımı, bu sistemin kapsamlı bir

yürütülen

planı veya modelidir. Sistem analizcisi, sistem analizi

yürüteceği işleri koordine eder ve bütünleştirir.

sırasında

belirlediği

özelliklerini

fonksiyonları

(spesifıkasyonlarını)

doğuracak tespit

olup olmadığı ortaya çıkar.

belediye

sistem

eder.

Belediyesi'nde

getirebilir.

mevcut

işleri

birimlerinin APK

incelemeleı(

yaphğımız haliyle

yapılanmadı

iyi

Planlama

Araştuına Müdürlüğü, projeleri iş

diğer

inceler,

süreçlerine

biriml er( belediyerı

yeni

D i e. �

önerilı

Müdürlüğünce önerilen değişiklik]

özellikler tüm yönetsel, organizasyonel ve teknolojik

diğer

müdürlükler

tarafından

bileşenleri açıklamalıdır.

uygulanmalıdır. Dolayısıyla organizasyondaki yeri diğ(

kabul

göııneli

birimlerin hiyerarşik olarak üzerinde olmalı ve beledı' •

V.2.1.3 Sistem Geliştirme Sürecinin Tamamlanması Sistem geliştitme sürecindeki diğer aşamalar,

başkanına doğrudan bağlı olmalıdrr. Diğer bir düzenlerr danışmanlarla alakalıdır. Danışmanlar belediyede görf

sistem

yaptıkları ve önemli olduklan halde örgüt şemasında y

analizi ve tasarımı esnasında ortaya çıkanlan çözüm tanıınlannın/özelliklerinin, işleyen bir bilişim sistemine

almamışlardrr, oysa belediye başkanına bağlı olmalıdula

�

dönüştürülmesi çalışmalandır. Bunlar programlama, test

Organizasyonda yapılması gereken diğer bir düzeltme

etme, uygulama/dönüştürme ve bakım (koruma)dır.

Sağlık

124

İşleri

Müdürlüğü 'yle

alakah dır.

Sağlık

{

İşle

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Müdürlüğü,

Belediyelerde Yönetim Bilişim Sistemleri Ö.Uygun

İşleri

Tahakkuk ve Tahsil Şeflikleri ile Ayniyat Saymanlığı ve

Müdürlüğü gibi denetsel ve toplumsal işlevi vardır. Bu

Maaş Bürosu alt birimlerine ayrılmıştır. En başta dikkat

müdürlüğün, Zabıta ve Veteriner İşleri Müdürlüğü'nün de

çeken

bağlı olduğu başkan yardımcısının yönetimine verilmesi

Müdürlüğü'ne bağlanmış olmasıdır. Oysa ayniyat işlevi

faydalı olacaktır. Çünkü bunlar benzer görevleri yerine

Satınalma

getirirler, ortak bilgileri kullanırlar ve sonuçta benzer

saymanı,

raporlar üretirler. Üretilen

Müdürü'ne

Zabıta

ile

ilişkili

V eteriner

bu benzer

raporlann aynı

Ayniyat

Müdürlüğü'nün Hesap

malzemelerin

olacaktır.

değerlendirilmesi

diğer

husus,

Eğitim

Kültür

Sosyal

İşleri

alt

ödeme

bir

işlevidir. değil

Ancak

işlemlerinin işlemlerinin

İşleri

Hesap

Müdürü'ne

bağlanmalıdır.

yöneticiye (başkan yardımcısına) sunulması daha doğru

Bir

Saymanlığı 'nın

Ayniyat Satınalma

satın

alınan

demirbaşların İşleri

Hesap

Müdürlüğü'yle alakah olduğu unutulmamalıdır.

işler

olmamasıdır.

Diğer bir husus ise, Hesap İşleri Müdürlüğü'nün işlevleri

Eğitim ve kültür etkinlikleri yapılmakta ancak bunlar

temelde gelire ilişkin işlevler, gidere ilişkin işlevler ve

belirli bir müdürlük altında organize edilmemektedir. Bir

muhasebeyle ilgili işlevler olarak ayrılabilir. Dolayısıyla

çok belediyede de olduğu gibi Eğitim Kültür ve Sosyal

işler Müdürlüğü kurulmalı ve

a yııınak yerinde olacaktır. Belediyenin gelir ve gider

Müdürlüğü'nün

organizasyon

şemasında

faaliyetlere ağırlık

verilmelidir. Genel örgüt

yapısı bu şekilde

düzenlendikten sonra

ve tahsiliyle ilgili işlemler diğer gelir türlerine göre oldukça önemli bir yere sahiptir. Emlak vergisi gelirleri

iş

akışları

incelendiğinde

ortaya

belediyenin en önemli gelirlerinden biri olması sebebiyle

çıkar.

ayrı bir özen gerektiıınekle beraber, emlak vergisinin

Sistem analizi sırasında prosedürler mantıksal ve standart Aynı

birim

bünyesinde

birden

tahakkuk ve tahsili yoğun bir çaba gerektirir. Bu sebeple

fazla

emlak

fonksiyon icra ediliyor olabilir. Bu fonksiyonların da

işlev

ayrı

alt birimleri emlak vergisi, gelir, gider, şubesi olmalıdır.

Tuzla belediyesi örneğinde bazı birimlerin de yeniden görüln1üştür.

ilgili

Hesap

bir

birimin

yeni örgütlenme yapısında Hesap İşleri Müdürlüğü'nün

fonksiyon olarak aynştırılması gerekebilir.

gerektiği

vergisiyle

sorumluluğuna veırnek doğru olacaktır. Böylece, önerilen

sınırlarının çizilmesi, aynı birim içerisinde de olsa alt bir

yapılanması

göre

işlemler yerine getirilir. Ancak emlak vergisinin tahakkuk

ihtiyacı hissedilebilir. Bu ihtiyaç birimlerin fonksiyonları,

getirilir.

işlevlere

benzer işlemler ve tüm gider kalemleri için de benzer

yerine getirebilmeleri açısından yeniden yapılandırma

hale

de bu

kalemleri fazla olmakla beraber, tüm gelir kalemleri için

fonksiyonel birimler için de, fonksiyonlarını daha iyi

prosedürleri,

müdürlüğün alt birimlerini

mali işler

İşleri

Müdürlüğü Muhasebe, Emlak Tahakkuk ve Tahsil, Vergi

Belediye Encümeni

Belediye Meclisi

Belediye Başkan•

Pzel Ka1em Müd.

t---D --+-----t anışmanlar

Teftiş Kurulu Müd.

ı---K --+----tt\.ı\P Müdürlüğü

Başkan Yardımcısı -Personel Müdürlüğü

Başkan Yardımcısı

Başkan Yard1mc1s1

Başkan Yard1mcıs1

İşleri Müd.

�17.abıta Müd.

�JFen

� daıi İş ler Müd.

�!Temizlik İşleri Müd.

-Park ve Bahçeler Müd.

�Yazı işleri Müd.

�lqatınalma Müd.

�Hukuk İşleri Müd.

--!Hesap İşleri Müd. �rveteriner İşleri Müd.

� akine İkınal Bakım ıve Onanın Müd.

_l� asın Yayın ve Halkla �lişkiler Müd. ı...ğ.-...oiE_ itinı Kültür ve .. "

�Imar Müd.

....t..�k isat Küşat Müd. --tF.mlak İstimlak Müd.

--.LJO�ilgi Işlem Müd.

�Sağlık Işleri Müd.

Sosyal İşler Müd.

Şekil

V .1

Tuzla belediyesi önerilen organizasyon şeması de organizasyonel bilgi isterlerinin belirlenmesidir. Bu

•

r.4 Bilgi Isterlerinin Belirlenmesi

amaçla tüm belediye organizasyonu, örgütsel birimler,

istem geliştiııne sürecinin birinci aşaması olan sistem

fonksiyonlar ve

nalizi çalışmaları sırasında yapılması gerekenlerden biri

125

prosesler

bağlamında

incelenmelidir.

•

Belediyelerde Yönetim Bilişim S ��... O ı'

SAU Fen Bilimleri Enstitüsil Dergisi 6.Cilt, l. Sayı (Mart 2002)

kapatma kararı sayısı, tarihi, kapatma sebebi v e il�ılı kurum.

Birimlerin bilgi isterlerini belirlemek için öncelikle belediye organizasyonu anlaşılmalıdır.

•

Bilgi isterlerini belirlerken yöneticilere bilgiyi na�ıl . kullandıkları, bilgiyi nasıl elde ettikleri ve çevrelerm� neler olduğunu, amaçlarını, nasıl karar aldıklarını ve ven ihtiyaçlarının neler olduğunu sorınalıyız. Belirli bir süreci baslatabilmek için hangi bilgilere ihtiyaç duyulduğu, . hangi süreçlerin veri ürettiği ve hangi süreçlerin bu venyı kullandığı incelenmelidir.

V .4.3 İlgili Olduğu Birimler

�

Sağlık İşleri Müdürlüğü: Gayri sıhhi kuruluşl�n yerinde inceleme talebinde bulunulur, Sağlık Iş�e n. . _ Müdürlüğün incelemesi gereken işyerleriyle ılgılı bilgileri verir. • Zabıta Müdürlüğü: İşyeri denetimlerine katılır, uygunsuzluk durumunda belgenin geri alınmasını Encümen 'den kapatma kararı çıkarsa işyerinin kapatılmasını sağlar • Veteriner İşleri Müdürlüğü: Veteriner İşleri Müdürlüğü'nün incelemesi gereken işyerleriyle ilgt bilgileri verir. • Encümen: Şartlara uymayanlar hakkında bilgi verer rapor sunulur ve Encümen'den çıkan karar uygulan· • Hesap İşleri Müdürlüğü: Yapılan işlemlerle ilgili hz ücret ve cezaların tahsil edilmesini sağlar. • imar Müdürlüğü: İşyerlerinin imar durum bilgileri alınır. Buna benzer şekilde diğer fonksiyonel birimlerin de 1 isterleri, ürettiği bilgi ve raporlar ve ilgili olduğu bırir araştırılmalıdır. •

Örnek olması bakımından İktisat ve Küşat Müdürlüğü için bilgi isterleri, ürettiği bilgiler ve diğer hangi birimlerle ilişkili olduğu verilmiştir. V.4.1 İktisat Küşat Müdürlüğü Bilgi İsterleri •

ilgilinin dilekçesi ve müracaat foıınu, . ışyerının unvanı, işyerinin ana ve tali faaliyet konusu, işyeri adresi, tapu bilgileri, kira kontratı (lmacı ise), vergi dairesi, vergi numarası, demek kaydı (kayıtlı olduğu dernek varsa) makine yerleşim projesi (kullanılan motor gücü toplamı 5HP ve fazlası ise) ticari sicil gazetesi (şirket ise), şirketin sorumlu müdürün imza beyanı (şirket ise), nüfus ve ikametgah bilgileri, gerekli hallerde dış kuruluşların onayı (itfaiye, trafık, emniyet, büyükşehir belediyesi), itfaiye onayı (200 m2 ve üzeri sıhhi işyerleri ve tüm gayri sıhhi işyerleri için) denetim şartlan (kanun ve yönetmeliklerden), ruhsat veııne şartları (kanun ve yönetmeliklerden) .

•

• •

• • •

• •

•

• • •

•

• •

V.5 Yönetim Bilişim Sistemi Modelinin Kurulmas· Model tasarlamrken sistem analizi aşamasında elde ec . veriler sevıyes yönetim YBS kullanılır. organizasyonun mevcut perforınansına ve gee bilgilerine dair raporlar ve on-line sorgular ile de verir. Çevresel ve dışsal verilerden ziyade özellik: verileri kullanırlar. Yöneticilerin planlama, kontrol ve Başkan h k

İktisat/Küşat

Fen İş1eri

Imar

V.4.2 Ürettiği Bilgi ve Raporlar • • • •

•

• • •

• •

Zabı

Kültür/Sosyal İşler

sıhhi müesseselerin sayısı, yerleri, gayri sıhhi müesseselerin sayısı, yerleri, faaliyet konularına göre işyerleri sayısı, yerleri, ruhsat verilen işyeri sayısı, kime hangi tarihte ruhsat verildiği, hafta tatili ruhsatı verilen işyeri sayısı, kime hangi tarihte ruhsat verildiği, verilen yer seçim raporu sayısı, kime hangi tarihte verildiği,

Pro

Basın/Halkla ilişkiler YBS

Hukuk

r-------...J ParkıR Emla�

Sağlık

gıda üretimi yapan işyerleri sayısı, yerleri, tesis izin raporu,

Veteriner

iptal edilen ruhsat sayısı, iptal sebebi, ilgili müessese, encümene gönderilen raporlar,

Satmaıma

Hesap İşleri

denetlenen işyeri sayısı, denetim sonucu raporu, faaliyet türüne göre gelir miktarları, zabıtaya havale edilen iş sayısı, sebebi, ilgili kuruluş, para cezası miktarı, kime hangi sebeple ve tarihte ceza kesildiği,

İdari işler

Yazı İşleri Encümenl Meclis

Şekil V.l imar için operasyonel seviye bilişim sistemı

126

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 .Cilt, I .Say1 (Mart 2002)

Belediyelerde Yönetim Bilişim Sistemleri Ö.Uygun

karar veııne işlevlerine yardımcı olurlar. YBS 'nin verileri, operasyonel seviye sistemlerinden (transaction processing systems) sağlanır.

birimin modülünü kullanacaklardır. B u birimlerin m odüllerin - YBS ile bütünleşik mimarisi şekil V.4 'de verilmiştir.

Operasyonel seviye sistemleri temel sistemlerdir. Organizasyonun işlevlerini yerine getiıınesi için gerekli en temel işleri yerine getirir ve kayıt girer. İşyeri kayıt bilgileri girişi, vergi tahsil sistemleri, fen işleriyle ilgili olarak iş emri açma, işyeri denetim k ayıtları operasyonel seviye bilişim sistemlerine örnek olarak verilebilir. Belediyelerin imar sistemi için örnek bir operasyonel seviye sistemi şekil V. 3 'de verilrrıiştir.

Müdürlü

verileri

Imar S istemi •

Yönetim raporlan lanlamaya: nazını

Imar ana dosyası .

Kadastro Müd.: imar tahsis ve dağıtım cetvelleri

YBS tenıel operasyonları özetler ve raporlar. Raporlarda

operasyonel seviyede girilmiş olan veriler kullanılır. Bu veri ler bazen doğrudan operasyonel s eviye sistemlerinin veritabanlarından, bazen de bu veritahanlarından düzenlenip özetlenen başka veritabaniarından elde edilebilir.

Şekil V.2 Belediye yönetim bilişim sisteminin modülleıi

Yönetim bilişim sistemi, organizasyonun yöneticilerine hizmet verecektir. Organizasyonda farklı fonksiyonel birimler olacağı için, sisternin de bu fonksiyonel birimleön ihtiyacını karşılayacak farklı modülleri olacaktır. Her modülün üreteceği bilgi ve raporlar farklılık gösterecektir ve yöneticiler, ilgili olduklan

Operasyonel seviye sistemleri, çalışınamalan durumunda organizasyonun tüm işleri aksayacağından dolayı önemlidir. Bu sistemleri önemli kılan diğer sebep de, YBS'nin bu verileri doğrudan veya oluşturulmuş özetini kullanmasıdır. Şekil V.5 'de YBS'nin kullanacağı veritabanları ve bunların elde edilişi görülmektedir .

..-YBS Dosyalan

Operasyon seviyesi sistemleri . ....

Imar sistemi

r ,.... .. . ·.>-

. .. . .

Imar dosyasları

Fen iş leri dosyaJan

...

ren işleri sistemi

·>

,..,.

r ,....,

....... ""'

,..,.

,..... r-..

-.... ,..,.

. . . . . .. . ..> . . . . . .. . ....... . r .. ..... . . ·> ,

Yönetim Bilisim Sistemleri

Harita bilgileri Imar planlan .

Yol açım ve asfalt

···•·•··•····••·

"" Yol .....,

t: • • • •

Parkibahçe ... . .. sistemi

.. .. .. . .. ; . .. . .. . : . .. ..

r .....

·>

. ... . .... . .>

İktisat/Küşat dosyalan

.... .. .. Tahakkuk/ Tahsil sistemi

.. >

•

Ruhsat sistemi

Emlak ana dosyası

-...... ""'

Parkibahçe dosyalan

On-line sorgu, görüntüleme

;

o•

... . .

o o ooo • o

·>

.....,

bakım ve onarım Kald1nm ve bordür

r r-..

...... ""' rekreasyon

""'

r ....

......, �

.....

verileri

r """

-...... ""'

..,.,.

r ,....

-.... ""'

......

.....

. .>

�

Yönetim Bilişim Sistemi (YBS)

ı �

Raporlar

..._

Ruhsat veriler Tahakkuk verileri Tahsil verileri

Şekil V.3 Belediye Yönetim Bilişim Sistem ile operasyonel seviye sistemlerinin ilişkisi

127

Yöneticiler

Belediyelerde Yönetim Bilişim S i: o__

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Sayı (Mart 2002)

VI.SONUÇ VE DEGERLENDİRME Çalışmamızı yaparken bilişim sistemlerinden, yönetim bilişim sistemlerinin bilişim sistemleri içerisindeki yerinden, organizasyonlardan, organizasyonlar ile bilişim sistemlerinin etkileşiminden, belediyelerin nihayet, yönetim fonksiyonlanndan ve bilişim sistemlerinin belediyelere uygulanmasından bahsettik. Asıl amacımız bil işim sistemlerinin her organizasyona uygulanabilirliğini ve özellikle belediyelerde bunların gerekliliğini ve katkılarım gösteırnek olduğundan, konulan ele alırken böyle bir mantıksal sıralama izlendi. Bu sistemin katkılarını şöyle sıralayabiliriz: • • • • •

• • • • • •

• • •

tüm bilgiler her an kullanılabilecek durnma gelir, yönetirnde verimlilik sağlanır, personel tasarrufu sağlanır. çağdaş bir belediye organizasyonu oluşur, halka en iyi ve hızlı hizmet verilir, belediye hizmetlerinin izlenebilirliliği sağlanır, mevcut durum bilgileri elde edilir, geçmiş durum bilgilerini görebilmek mümkün olur, istatistiksel bilgiler oluşturulur, bilgiye erişim hızı artar, bilginin paylaşımı sağlanır, yöneticilerin karar veın1e sürecine katkıda bulunulur, belediye kaynaklarını verimli kullanılır, halkın takdiri kazanılu. KAYNAKLAR

[ 1 ] Dilek Karalıoca, Adem Karahoca, "işletmeciler, Mühendisler ve Yöneticiler İçin Yönetim Bilişim Sistemleri ve Uygulamaları'', Beta, 1 998 [2] Enver Salihoğlu, "Belediye Başkanlarına Cep Rehberi", Mahalli İdareler Derneği İstanbul Şubesi Yayınları, 2000 [3] Firuz Demir Yaşamış, "Belediye Yönetimi", Ankara, 1 996 [4] Oordon B. Davis, Margrethe H. Olson, "Management Infoıınation Systems: Canceptual Foundations, Structure and Development", 2nd ed., McGraw-Hill, 1 985 [5] Henry C. Lucas, JR, "Infoıınation System Concepts for Management" 4th ed., McGraw-Hill, 1 990 [ 6] Henry C. Lucas, JR, "Inforınation Technology for Management" 6th ed., McGraw-Hill, 1 997 [7] Keneth C. Laoudon, Jane P. Laudon, "Essentials of Management Information Systems: Organization and Technology in the Networked Enterprise", 4th ed., Prentice Hall, 200 1 [8] Raymond McLeod, JR., "Management Information Systems: A Study o f Computer-Based Infoıınation Systems", 4th ed., Maxwell Macmillian, 1 990

128

stemı. SAV Fen Bllimleri Enstitüsü Dergisi ı.Uyg 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

K arbon Lifleri İle Takviye Edilmiş Kompozit Kirişlerin Negatif Moment Bölgesindeki Davranışlannın Deneysel Ve Teorik Olarak incelenmesi Ö.Çetin, A.N.Yelgin

KARBON LiFLERİ İLE TAKViYE EDiLMiŞ KOMPOZiT KİRİŞLERİN NEGATiF MOMENT BÖLGESiNDEKi DA VRANIŞLARININ DENEYSEL VE TEORİK OLARAK İNCELENMESİ Özgür ÇETİN , A.Necati YELGİN

Özet-Kompozit kirişlerin negatif moment bölgesinde

Çünkü karma bir kirişte eğilmeden ileri gelen kuvvet

karbodur elemanlarla takviye edilmesi durumunda kompozit kirişin davranışı incelenmekte ve deney sonuçlarıyla programı bilgisayar SAP2000 kullanarak yapılan çözüm karşılaştırılmaktadır. Karbodur elemanların boyut ve aralıklarının değişiminin kompozit kirişin negatif moment bölgesinde taşıma davranışını nasıl etkilediği araştırılmakta ve öneriler yapılmaktadır.

çiftinin çekme bileşeni çelik profil tarafından , basınç bileşeni ise yalnızca betonarnıe plak , ve çelik profilin bir

bölümü tarafından

ortak

olarak

taşınmaktadır

Dolayısıyla çelik profilin eğitmenin basınç bileşenini taşımaktan

kurtulmaktadır

bütünüyle .

Betonanne

ölçüde

büyük

plağın

bir

ölü

yük

taşın1aktan çıkıp basınç bileşenini taşıyan yararlı bir elemana

dönüşmesinin

yanı

sıra

böyle

ortak

bir

çalışmada kuvvet çiftinin manivela kolunun da büyümesi

Anahtar Kelinıeler

iyi bir etken oluştuıınaktadır . Yani betonaınıe tablah

Kompozit Kiriş , Karbon Lifleri

kirişlere benzetilmesi de mümkün olan KARMA kirişler aynı taşıma gücüne sahip

edilirse çelik kirişin aynı konstrüksüyon yüksekliği şartı

I. GİRİŞ

altında çok ağır , bu şart yok ise çok yüksek çıkacağı

Günümüzde çelik iskeletli yapılar daha çok karma olarak projelendirilmektedir. taşıyıcı

sistem

Bunun başlıca sebebi , çeliğin

malzemesi

olarak

yalnız

başına

kullanılması durumunda , maliyetin çoğu zaman diğer malzemeden

üretilmiş

taşıyıcı

çelik kirişlerle mukayese

sistemlere

göre

daha

yüksek çıkmasıdır . Öte yandan çok katlı çelik iskeletli yapılarda döşeme plaklarının çoğu zaman betonanne olması ve sistemin yangın mukavemetinin arttırılması için tüm çelik elemanların betonla örtülmeleri , çelik

açıktır . Karma sistemler , sırf çelikten üretilmiş taşıyıcı sistemlere göre çok daha az çelik tükettilderinden önemli bir ekononıi sağlamaktadırlar. Kompozit kirişlerin negatif momentler bölgesinde hesabı için

iki

görüş

yaklaşım

bileşik

enkesite taşıtılır. Bileşik hareketten tamamen kaçınmak için , çelik profilin üst başlığı üst başlığımn üzeri beton dökülürken

elemanların basınç mukavemetinden yararlanma fikri

içerisine

karma sistemlere götünnektedir.

Birinci

harekete meydan veıınez ve momentin tamamı çelik

yapıda beton u da mevcut kılmaktadır. Sayılan nedenlerle

çe liğin yanında zaten bulunan beton ya da betonaııne

mevcuttur.

bitüro

ile

kapatılır.

Bileşik

hareketin

gözönünde tutulduğu ikinci yaklaşımda , betonanne plak kirişin

boyuna

doğrultusunda

devam

eden

mesnet donatıları konur ve betonaınıe plağın yalruz bu donatıtarla çalışmaya katıldığı kabul edilir. Bu şekildeki

Betonanne döşeme plakları ile çelik kirişlerin ortak çalıştınlmasıyla ortaya çıkan kaıına kii r şler , üzerine serbestçe oturan bir betonarme p lağı yalnız başına taşımaya çalışan çelik kirişlere göre daha ekonomiktirler.

ele alışta karına çalışma etkisi yine önemli bir ekonomi sağlayabilmektedir

ancak

betonun

basınç

dayanımı

dikkate alınmamaktadır. B u yaklaşım köprü yapınn hariç olmak üzere günümüzde daha fazla kabul göınıektedir. Bu çalışmada ele alınan kirişler

3000x800xl 00

boyutlarındaki hazır bir betonaııne plak üzerinde çelik profilden

120 profıli ) oluşmaktadır( Şekil

I).

Karına

kiriş hazırlanırken betonaınıe hazır plağın çelik profil ile bağlantısım

Özgür Çetin,

sağlamak

üzere

epoksi

reçinesi

kullanılmaktadır.Hazır betonarme plak içerisine betonun

SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Öğrencisi

karşılayamadığı çekme kuvvetlerini karşılamak üzere

�·N. Yelgin , Sakarya Üniversitesi , Mühendislik Fakültesi , Inşaat Müh. Bölümü , Esentepe, Sakarya

hesaplanmış çekme donatıları konulmaktadır. Ayrıca negatif moment bölgesinde katına kirişin taşıma gücünü

129

Karbon Lifleri İle Takviye Edilmiş Kompozit KirişlerinNegatif Moi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart

Olarak incelenı Ö.Çetin, A.l'J Yt

Bölgesindeki Davranışlarının Deneysel Ve Teorik

2002)

arttıracak boyut ve aralıkları değişen karbodür elemanlar kullamlmaktadır. Kaıına kiriş hazırlanırken kullamlan beton , çelik profil , epoksi reçinesi ve karbodür elemanların karakteristik değerleri hakkında detaylı bilgiler verilmektedir . Gilbert ve M.A.Bradfort [1 ] tarafından yapılan çalışmada , servis yükleri altındaki sürekli kompozit kirişlerin davranışlarını inceleyen analitik bir model tammlanrruştır. Her kiriş kompozit davranış gösteren I profili ve üzerinde betonaııne plak bulunan kesitlerden oluşmaktadır. Bu yayında negatif moment bölgesindeki betonaın1e plakta meydana gelen çatlamalar analitik olarak tarif edilmiştir. Yük altmda kompozit kirişin zamana bağlı davranışları incelenmiş ve yapılan bu deneylerde analitik ve deney sonuçlarının birbirine çok yakın çıktığı gösterilmiştir.

Konu ile ilgili olarak çeşitli araştırınalar yapılmaktad, Genelde yapılan çalışmalar teorik ağırlıklı olmaktad1r.

gerektiği sonucunu belirtnıişlerdir.

verdiğini

makaleleıinc

II. AMAÇ Bu çalışmada , Türkiye açısından önemi vurgulam karma yapı elemanlarından , karına kirişin negaı moment bölgesinde hazu betonaııne plak ve çelı profilin birlikte çalışınası konusunda ve karbodi elemanlar ile yapılan bindirıne eklerinin boyut ' aralıklannın değişiminin taşıma davramşını na� etkilediği ve karma kirişin yük altında şekil değiş tirme sonucu beton plağın çelik profilden ayrılıp kalkmasınır ölçüde önleyip önlen1ediğinin araştıniması yapılmıştır. ,

R.P. J alınson kompozit kirişler üzerinde yaptığı incelemede [2] , testlerde moment-eğrilik bağıntılarının negatif eğilmede , bazı sekonder göçme şekillerinin genelde oluştuğu büyük eğriliklere varıncaya kadar , hesaplanmış eğriliklere çok yakın olduğunu saptamıştır. Pekleşme dolayısıyla bazı kayma bağlantılan aşırı yüklenmişlerdir ve kaymalar önceki deneylerden daha fazla meydana gelmiştir. Bu durum sehimleri artınmş , fakat moment taşıma gücüne etkisi az olmuştur. Sonuç olarak testler , negatif moment bölgesinde ve sekonder göçmelerde , özellikle döşemelerin boyuna kayma göçmesi ve mesnete yakın çelik kirişin plastik burkulması konulannda , daha fazla araştırmaya gerek olduğunu gösternilştir. S. Hamada ve J.Longworth incelemelerinde [ 3 ] , kompozit bir kirişte , akma (göçme) şartlannın , pozitif moment altında çeliğin akınası ve betonun çatlamasıyla , negatif moment altında ise burkulmayla oluştuğunu , Alberta üniversitesinde basit kirişlerde negatif moment bölgesinde yapılan deneylerde kirişlerin büyük bir çoğunluğunun yerel burkulına sonucu göçtüğünü , çelik enkesitin başlığı için genişliğin kalınlığa oranının ve döşeme boyuna donatı miktannın başlık yerel burkulmasım etkileyen önemli faktörlerden olduğunu beliıtınektedir.

Bu amaçla Şekil 1 ' deki hazır betonarme plak ( 80 x 1 x 300 cm . ) ve I profilden ( I 120 ) oluşan k arına kir. deneye tabi tutulmaktadır . Deney sonucu elde edık verilerle SAP2000 bilgisayar programında modellenere: çözüm karşılaştırılıp u ygunlug� yapılan teorik incelenmiştir. Ayrıca bu deneysel çalışmanın diğer bir amacı ise k arını kirişin negatif moment bölgesindeki taşıma gücüni arttırıcı karbodür elemanları ve çelik profil ile betonanm plak arasında bağlantıyı sağlayacak olan epoks reçinelerinin karakteristik değerlerinin saptanması Yı inşaat sektöründe yeni birer güçlendirıne malzemesi o laı karbodür elemanları ve epoksi reçineleri hakkın� detaylı bilgilere sahip olabilmektir . Karbodür elemanlar ve epoksi reçinelerinin karma kirişlı negatif moment bölgesindeki taşıma gücünün ve taşı:nı davranışının nasıl etkilendiğinin araştınlmasıdır .

800mm

T. Seno Arda ve N. Mengene tarafından gerçekleştirilen deneysel çalışmada [4 ] 3mt. ve 5mt. açıklıklı betonanne plaklı ve çelik profilden oluşan kompozit kirişlerin taşıyabileceği maksimum yük kapasiteleri , yapısal deformasyonlar ve taşıma davranışları konusunda geniş test verileri sunulmuştur. Ayrıca kullamlan betonun ve çelik profilin karakteristik değerleri hakkında detaylı bilgiler verilmiştir.

/1 --

lt 71

Karbon Lifleri

lOO mm

F.Leonhardt , W.Andrae , R.Saul ve W.Harre (5 ] iki sürekli titreşim deneyi ve bir kayma deneyini negatif �oment bölgesinde gerçekleştirmişler ve deneyierin , ışletme yükleri için , verilen aşırı yük altında beton plak ve çelik kiriş arasında kaymanın çok küçük kalması

120 m m

130

Şekil 1

Karbon Lifleriyle Takviye Edilmiş Kompozit Kiriş Enkesi:

SAU Fen

Bihmleri Enstitüsü Dergisi

Karbon Lifleri İle Takviye Edilmiş Kompoz1t Kirişlerin Negatif Moment

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Bölgesindeki Davranışlannın Deneysel Ve Teorik Olarak incelenmesi Ö.Çetin, A.N.Yelgin

III . KARMA KİRiŞİN NEGA TİF MOMENTLER BÖLGESİNDE DA VRANIŞI

W pa çelik profilin kendisini iki eş

alanh

parçaya

ayıran eksene göre belirlenmiş plastik mukavemet momenti o lmak üzere :

Karma kirişlerin sürekli kiriş düzeninde kullanılmalan durumunda, bölgesiyle

iç

mesnetler

karşılaşılır.

bölgesinde

kalan

doğrultusunda

yük

yöresinde

durumda,

betonun

kesitin

çekme

kiriş

boyuna

açıktır.

Karma

çatlayıp,

taşıyamayacağı

moment

negatif

'Wpa= Sxüst

Olarakhesaplanır .

Sxalt

kirişlerin negatif momentler bölgesinde hesabı için iki görüş mevcuttur.

Y ainız çelik en kesitin taşıyabileceği Mpa plastildeşme momenti

Mpa Oa aF =

foımiilü ile belirlenir.

wpa

Karma kirişlerde negatif moment bölgesinde esas olarak karma kesit dizaynına göre taşıma gücilirün tamamının

B u durumda beton plağa yapıştırılan çelik levhaların

güçlendione

işlemi

taşıyabileceği negatif bölge çekme kuvveti

karşılanması

temel

moment

bölgesinde

için

yerleştirilen

alınmıştır. eğilme

çelik

Genel

plakalarla

olarak

momentleri

negatif

açısından

prensip esas alınmaktadır.Bu çalışmada çelik plakalar yerine

şeklinde bulınıur.

karbon lifleri kullamlrnıştır.

Bununla birlikte diğer bir bakış açısıyla , kam1a en kesit hesabı

negatif

momentler

bölgesinde

ht-(hau+h' ) olmak üzere negatif moment bölgesi güçlendiııne çelik plakalannın yüzey ortalayıcısına göre y'

sürdürülür.

Nega6f n1oment etkiyen kesitte yapılan hesaplamalarda

Mı katıası Z' y' Mı

beton plağımn bu etkilere karşı dayarnını plak yüzeyine

yarleştirilen karbon lifleriyle karşılanmaktadır.

şeklinde negatif moment bölgesindeki çekme kuvveti ve

Bu durumda düzenlenen negatif moment bölgesi gerilme

kuvvetin uygulama koluna bağlı olarak belirlenir.

diyagramlarında

Güçlendirilmiş karma kirişin negatif moment bölgesindeki

I . Negatif moment taşıma gücü ,

AM? dengeleme momenti diyagramında y" değeri,

y"-Z'/(2tgaa af) II

Yalnız çelik en kesitin taşıyabileceği

Mpa

olduğuna göre eksen farkı

M2 dengeleme momenti,

plastikleşme

momentine ilişkin gerilmelerin yüzey ortalayıcısında işaret değiştirdikleri diyagram,

değerinin alır.

III. Mesnet donatısının yüzey ortalayıcısına göre AMı katkısı, B,una göre güçlendirilmiş k arma kirişin -Mu negatif moment taşıma gücü değeri,

N Eksen farkı LlM2 dengeleme momenti diyagramlarını ifade .

etmektedir.

I-Mui��+l\M 1- b.M2 olarak hesaplanır.

fasarianan karma kiriş davramş sistemine bağlı olarak bu jiyagramlardan faydalanarak taşıma kapasiteleri belirlenebilir.

131

Karbon Lifleri İle Takviye Edilmiş Kompozit Kirişlerin Neg'7tif M4 Bölgesindeki Davranışlarının Deneysel Ve Teorik Olarak Ineele Ö.Çetin, A.N.)

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

IV. KAYMA BAGLANTI ELEMANLARI

1.5 d1 büyüklükleri sağlanmalıdır. durumda başlıklı kamanın H ıu taşıma gücü d 2 >==

Bir karma kirişte, kayma bağlantılarının amacı, çelik en kesitle betonarme plağı birbirlerine, bir bütün olarak çalışabilecekleri şekilde bağlamaktır. Bu amaçla, yük altında , beton ve çelik bölümler arasmda oluşmak isteyen kaymayı önlemek, dolayısıyla kayma kuvvetini aktarabilmek. Şekil değiştirmeler sonucu beton plağın çelik parçadan ayrılıp kalkmasını önlemek görevlerini yüklenirler. Kayma kuvvetinin aktarılmasını sağlayacak uygun kayma bağlantısının boyutlannı ve sayısını hesapla bulmak mümkündür. Buna karşın, plağın kalkmasıyla ilgili bir hesap şekli gelişmemiş o 1 u p önlemler deneyimlere dayanır.

Hıu = 0.32 a d/ (f3wn Eb ) Yı <= 0,55 d12 crFH

bağıntısıyla verilir Bu bağıntıda:

(crbr : küp beton anma mukavemeti Eb : beton e] astiklik modülü O'Fl-J :

kayma bağlantısının alana sının

rmx GFH 3500 kglcın =

Karına kirişlerde, günümüze değin birçok değişik kayma bağlantıları kullanılmıştır. İlk bağlantı türlerinden birisi sürekli helezondur. Genel olarak kayma bağlantılarını rijit ve eğilebitir şeklinde ikiye ayınnak mümkündür. Riji t türlerde kayma ve kalkmayı önleme iki ayrı elemana pay edilmiştir: Kayma kuvveti dik yüzeylerdeki beton basınç gerilmesi ve kaynaklardaki zorlamalar ile alınır, kalkma ise halka donatı ile önlenir. Eğilebilir türlerde her i k i görev aynı elemanca yerine getirilir.

Günümüz de en çok kullamlan kayma bağlantısı türü. otomatikleşmiş imalatı dolayısıyla, kaynaklanmış başlıklı saplamalardır.

Genelde bir kayma bağlantısının taşıma gücü, deneysel olarak istatistiksel yöntemle saptanır. Deney genellikle bir itip çıkarma testi bazen de bir kiriş deneyidir. Deneylerden çıkarılmış ampirik, ya da deneylerle sınanmış kurarnsal bağıntıların kullanıldığı da olur. Bir kayma bağlantısının bireysel taşıma gücü beton basınç düzeyi şekline, elemanın makasiama ve eğilme dayanınuna ve elemanı saran betonun makasiama dayammına bağlıdır. Betonun ls ile gösterilen makasiama çevre uzunluğu plak kalınlığının iki katı olan 2d yi aşarsa makaslanma çevresi olarak 2d alınmalıdır

Kayma bağlantılarının bireysel taşıma güçlerini bağıntılar yardımıyla hesaplamaya örnek olarak, başlıklı saplama türü bağıntılar aşağıda belirtilrnişlerdir.

a değeri için ;

h/d,== 3,0 için 0,85 h/d,>=4,2 için 1,00 değerinde alınan bir katsayıdır.

Dinamik yüklere maruz köprü ve benzeri yapılart hesaplanan H 1 u taşıma gücü, 2/3 oranında azaltı lı Saplamalar çevresinde spiral yay kullanılması durumun< HJu o/o 15 arttınlah ilir.

Başlıklı saplanıalann birbirlerinden uzaklıklan enİI doğrultuda e >= 4 di (istisnai : 2,5 d i) boyuna doğrultuda ise e > = 5 dı ( istisnai :2 , 5 dr)

boyımadoğrultusunda ise e<== (3 -4 ) d<= 600 mm bağıntılarıyla sınırlandınlmıştır. Ayrıca tb saplarnam kaynaklandığı profilin baslık kalınlığı olmak üzere c değerinin uyması gerekli sınırlar da vardır. Eğik etıiye tüıündeki kayma elemanları için de, her kol için

Hıu

Oa crFH FıH

bağıntısı verilebilir. Burada FıH etriyenin bir kolunun e kesit alanını, ota ve FH ise daha önce açıklan2 büyüklükleri gösternıektedir.

IV.l.Karma Kirişte Kayma Bağlantıları İçin Yapdaı Hesaplamalar: Bir moment ekstremimi noktası ile bir moment sıi noktası arası olarak sınırlandınlacak bir kayma bölgesir konulması gerekli kayma bağlantı elemanının sayısı, plast hesapta

Kayma bağlantı elemanı olarak başlıklı saplamalar kullamldığında

hs >- 50 mm di<= 23 mm ve 12 ta

132

SAU Fen Billmleri Enstitüsü Dergisi

•'

Karbon Lifleri İle Takviye Ediltniş Kompozit Kirişlerin Negatif Moment

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Bölgesindeki Davranışlannın Deneysel Ve Teorik Olarak incelenmesi Ö.Çetin, A.N.Yelgin

VI.DENEYSEL ÇALIŞMA VE SONUÇLAR

olarak bulunur. H söz konusu bölgede plakla çelik profil arasındaki kayma kuvveti, aH genellikle alınan

bir

güvenlik

katsa)'lsıdır.

0,85 değerinde

Hesap

taşıma

gücü

Deneyler, Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi

yöntemiyle yapıldığından kayma bağlantısı aralıkları eş

Yapı

tutulur.

yapımında yükü

Laboratuarında

gerçekleştirilmiştir.

2 00 kN basınç

hidrolik presle donatılmış ,

verebilme

kapasitesine

Deneyierin

sahİp

HI-TECH

E1e alınan kayma bölgesindeki H kayma kuvveti :

MAGNUS" marka deney makinesi kullanılmıştır.

Pozitif momentler bölgesinde, çelik profilin taşıyabileceği

Kompozit

Z çekme kuvveti ile beton tablanın taşıyabileceği B basınç

davranışları inceleneceğinden betonanne plak alta çelik

kuvvetinden küçük olanına eşittir.

profil üste gelecek şekilde ve mafsallı mesnetli olarak

kirişlerin

negatif

moment

bölgesindeki

deney çerçevesine o turtulup orta noktasından yükü ile yüklenınektedir (Şekil

P tekil

6.1.)

Deney esnasında epruvetlerin taşıyacağı yükler yanında , deformasyonlarda

ölçülmüştür.

Deforınasyonların

öJçüln1esinde Strain Gaugeler ve bu ölçme eleınanının

değerlerinden küçüğü H değerini ifade eder.

bağlı olduğu Data Logger cihazıarı kullanılnuştır.

Negatif momentler bölgesinde ise H plaktaki mesnet

Strain Gaugeler kompozit kirişin çelik üst başlığının tam

donatısının taşıyabileceği Z' çekme kuvvetine eşittir.

ortasına , betonda ise beton kesitin yüksekliğinin tam

H= Z' =

Oa OF

ortasına tespit edilmiştir. Böylece hem çelikte hem de

Fa'

betonda

bölgesinde

kısalma

defoımasyonları

ölçülmüştür.

Foıınülü kullanılarak kayma kuvveti belirlenir. •

basınç

•

V. DENEY NUMUNELERININ ILt\ZIRLANMASI

800 x 3000 x 100 mm boyutlarındaki hazır betonarıne plak 1 12 0 çelik profil ve Bu çalışmada ele alınan kirişler karbon

liflerinden

oluşmaktadır.

Karma

kiriş

oluşturulurken hazır betonarme plak ile çelik profil arasındaki kompozit çalışmayı sağlamak üzere epoksi reçinesi kullanılmaktadır.

Hazır betonarme plak negatif moment bölgesinde çekme elemanı olarak çalışacağından , tablo

5 . 1. de belirtilen

Kompratör

aralıklarda karbon lifleri plaka epoksiyle yapıştınlmış ve plak

minimum

ıçıne

oranda

çekme

donatıları

konulmuştur.

V ll

Beton Boyutu (cm)

Çelik Profil Cinsi

Kayma Bağ. Sayısı

CFRP Sayısı

CFRP Aralığı �cm)

300.80. 10

I 120

300.80. 10

I 120

300.80. 10

I 120

300.80. 10

I 120

EPR NO

Tablo

150 mm

A-A Kesiti Şekil

5. 1.Deney Numuneleri Kesit Özellikleri

133

6. 1. Kirişlerin Yüklenme ve Mesnetlenmesi

fı Karbon Lifleri İle Takviye Edilmiş Kompozit Kirişlerin Neg�ti Bölgesindeki Davranışlannın Deneysel Ve Teorik_.Olarak ınce O.Çetin, A. N�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart

e�

2002)

KAYNAKLAR [1]

Gilbert I. , Bradford M.A. , Time Dependent Behaviour of Continous Composite Beams at Service Loads, Journal of Structural Engineering, Vol.121, pp. 319-327, (1995).

[2]

Johnson R.P. , Research on Steel-Concrete Composite Beams , Journal of Structural Division, Proc. , March 197 0,pp. 445-459.

[3]

Hamada S. , Longworth J. , Ultiınate Strength of Contınous Composite Beams , Journal of Structural Division, July 1976 ,pp. 445-459.

[4]

Arda T.S. , Yardımcı N. , Çelik Yapıda Karma Elemanların Plastik Hesabı , Kurtiş Matbaası , İstanbul 1991.

[ 5]

Leonhadth F. , Andrea W., Saul R. , Harre W. , Zur Bemessung Durchlaufender Verbundtraegger Bei Dynamischer Belastung , Bauingenieur 62 pp.31 1-324, (1987) .

[6]

Arda T.S. , Mengene N. , Strength Of Composite Bearns With Concrete Under Negative :Bending , Journal of Structural Engineering, Vol 121, pp. 117 0-1174.

(7]

Oehlers J .Deric , Sved George , Composite Beams With Limited Slip Capacity Shear Connectors , journal of Structural Engineering , Vol 121, pp.932-938 , ( 1995 ).

[8]

Gaetano M. , Giovanni F. , Edoardo C. , Modeling of Steel Concrete Composite Beaıns Under Negative Bending , Journal of Structural Engineering , vol 125 pp. 554- 560 ,(1999).

[9]

Yelgin A.N. , Yelgin H. , Eğilme Çubuklarımn Epoksi ile Yapıştırılmış Bindirnıe Levhalı Eklerinin Yapısal Davranışı , SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi , Cilt 2 , Sayı 2 , s. 171- 180 (1998).

[lO]

Yelgin A.N. , Kasap H. , Özyurt M.Z. , Negatif Moment Bölgesinde Hazır Betonanne Plaklı kompozit Kirişlerin Yapısal Davramşı , 9.Prefabrikasyon Sempozyumu Bildir Kitabı , s.l37-15 0 (1998)

[11]

Işık E. , E poksi ile Yapıştınlan ve Karbodur Elemanlarıyla takviye Edilmiş Kompozit Kirişlerin Negatif Moment Bölgesindeki Davramşlarının İncelenmesİ , Yüksek Lisans Tezi , (1999).

134

'l ı

SAU Fen BiJimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart 2002)

Fe-F3C

İkili Denge Diyagramının Bilgisayarda Modellenınesi R.Yı1maz, F.Vatansever, H.Uzun

Fe-F3C İKİLİ DENGE DİYAGRAMININ BİLGİSAYARDA MODELLENMESİ Ramazan YILMAZ,Fahri VATANSEVER, Hüseyin UZUN Özet

Meslek

Bu makalede, demir-sementit (Fe-F3C) ikili denge diyagraınını, üzerindeki faz oranlarını, mikroyapısını ve aynı zamanda kristal kafeslerini gösterebilen bir bilgisayar modellernesi yapıldı. Bu belirtilen paraınetreler hakkındaki teorik bilgiler ve mikroyapı fotoğrafları modelierne programı içerisine yüklendi. Bu modelierne Delphi bilgisayar yazılım programı kullanılarak yapıldı. Programın işleyişi başarı ile gerçekleştirildi. Program yardımıyla, Teknik ve Endüstri Meslek Liselerinde, Teknik Eğitim ve Mühendislik Fakültelerinin Malzeme Bilimi ders içeriği kapsamı doğrultusunda, eğitim ve öğretim de başarı ile uygulanabileceği umut edilmektedir. -

Liseleri,

Teknik

Fakültelerinin ilgili

Eğitim

Mühendişlik

Malzeme

bö1ümlerinde,

Bilgisi

en önemli konularından biri olan demir

dersinin

sementit ikili denge diyagrarnı, teorik olarak hayati

faz ve dönüşümleri,

sözlü anlatım ile verildiğinde, öğrenenler

önemi

olan

öğrenmekte

konuyu

zorlanabilmektedir. Hayatımızın her alanına giren bilgisayar neden eğitime girınesin

ve öğrencilere öğrenmede yardımcı olmas1n

diye düşünülen bir ortamda, bilgisayarın bu alana uzak imkansızdır.

kalması bilgisayar

dilini

[1 ],

Basic

demir-sementit

denge

Ohring

kullanarak

programı, kullanıcıların hizmetine

diyagramı ile ilgili sunmuştur.

Milton

Delphi görsel

bilgisayar

Anahtar kelimeler- Fe-F3C faz diyagraını, bilgisayar modellen1esi, Delphi

geliştirilmiş

bir

Abstract - In this study, it is tried to develop a

computer modelling, which is able to show iron-iron carbide diagram, percentages of the phases view of the microstructure and lattice structures. Theoretical information and microstructure photographs of the parameters which are mentioned above were loaded on thi s programme. The running of the medeliing was performed successfully. lt is hope that it can be used in teaching of the materials sciences lectures in the technical collages, technical education and engineering faculties by this programme.

kullanılarak, deınir-sementit

yazılım

program

programı,

olması

itibanyla

eğıtİmde de yararlanılabileceği düşünülmüştür. makalede,

istenilen

Delphi

faz

bölgesi

bilgisayar yazılım

progranu

denge diyagramı üzerinde

mouse

yardımı

ile

tıklanarak,

bilgisayar ekranında tıklanan noktanın içerdiği fazlar ve faz

yüzdeleri,

mikroyapı

kristal

kafes

yapısı

beraberce gözükınesi amaçlanmıştır. Tıklanan noktanın hangi sıcaklıkta ve ne kadar

karbon içerdiği ekranda

görülebilmektedir. Ayrıca demir-sen1entit ikili denge diyagranunı

tanıtıcı

sunulmuştur.

Böylece

teorik bu

bilgiler

ikili

denge

kullanıcıya diyagramı

özelliklerinin kolay ve eğlenceli bir şekilde öğretilmesi ümit edilmektedir.

Keywords-

Fe-F3C modelling, Delphi

diagrams,

phase

computer II. DEMİR-SEMENTİT DENGE DİYAGRAMI VE TANIMLAMALAR

I. GİRİŞ Saf demir, çoğu mühendislik

Içinde bulunduğumuz yüzyıl, bilgi çağı olarak kabul

oluşturan bir metaldir ve

edilmektedir.

karbondur.

Günümüzde

kullanılarak

her

işlev,

bilgisayar

çalışılmaktadır.

kolaylaşhnlmaya Öğretim,

gerçeldeştirilmektedir. icazandudığından,

Oyunlar

temel

dersler

oyun

oynar

öğretime için

bile

en önemli ahişım elementi

demirin

oranlarda etkiler. Karbonun,

Bilgisayarın başarı ile uygulandığı alanlardan birisi de eğitim-öğretimdir.

Karbon,

bileşik

(Fe3C)

alaşımlarının temelini özelliklerini

önemli

demirle metaller arası

oluştuırnasına

ve tamamen karbonun

gibi

serbest yani grafit halinde bulunmasına göre Fe- Fe3C ve

motivasyon

Fe-C faz diyagramları meydana gelir. Bu iki diyagram

bilgisayar

arasında, sementitin (Fe3C) yerini grafit alması ve küçük

yazılım programları geliştirilmiştir. Teknik ve Endüstri

bazı eklenmeler dışında temel reaksiyonlar bakımından fark yoktur. Çelikler genellikle grafıtleşme gösterınezler. Dolayısıyla Fe-C diyagramı özellikle dölane demirler için önem taşır. Endüstriyel

\.Yılmaz, F.Vatansever, H.Uzun� Sakarya Üniversitesi Teknik E�tim :akültcsi, Esentepe Kampüsü-SAKARYA ryilmaz@sakarya.edu.tr, ·ahriv@sakarya.edu.tr, huzun@sakarya.edu.tr

amaçlar için kullanılan

çelikierin içerdiği karbon oram çelikierin özelliklerini ve sınıflandırılmasını

135

belirler.

Demir-sementit

denge

.ım Fe-F3C İkili Denge Diyagramının Bil gis aya rda ModeJie - Uz R. Yılmaz, F. Vatansever H

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l .Sayı (Mart 2002)

Ötektoid dönüşüm

diyagramında sıcaklık ve karbon miktarına bağlı olarak ortaya çıkan

farklı bölgeleıinde,

(Fe3C ), ostenit

(y)

ve ledeburit

ferrit (a), sementit

çelikte

<:::> a +

Fe3C): % 0.80 C içen

723 c sıcaklıkta meydana o

gelen dönüşümdjir.

herha ng i b sıcaklıkta alaşımda bulunan fazların miktarlarım kaldın

Demir

Fe3C) yapılan

vardır. Bu yapıların özellikleri ile ilgili detaylı

bilgiler

sementit

denge

diyagrarnında

kuralı ile hesaplamak mümkündür.

programın kendinde ve çeşitli literatürlerde mevcuttur

[2-7].

ku ral d a

miktarlarını hesaplamak için diyagranun en

�

iki r,

içeren bölgesinde desteği olan bir bağ çizgisi oluş turUlu

miktatla bulunması arzulanan alaşıımn yüzde karbon miktarın

Kaldıracın

Fe-F3C ikili sistemindeki faz dönüşümleri şu şekilde olmaktadır:

bağ

çizgisinin

desteği,

faz

denk gelecek şekilde yerleştirilir. Peritektik Dönüşüm

y): Bu dönüşüm% O. 18 1492 c sıcaklıkta meydana

(Sıvı+ ô

C içeren alaşınlSız çelikte

<=>

Şekil

olarak,

gelir.

de soğuma esnasında faz diyagramı ile ilişb karbon oram farklı

çeliklerde mikroyap1l2n

oluşumu şematik olarak gösterilmektedir Ötektik dönüşüm

(Sıvı

<=>

içeren Fe-C alaşımında

y+Fe3C): Bu dönüşüm % 4.3 113 O oc sıcaklıkta meydana

gelen dönüşümdür. 1100 ,.---,----r--..,-

1000

900

� ,-..

u o

800

'--"

a +

:�

��

�

700

fZJ

ka4lı

r•

ı ı ı ı ı ı

1 Aı ı

ı ı

600

soo

1 ı 1

400

O. 5

1 1

:-727"C

ı:

..-

ı ı �

il ı ı

! 1 1

ı ı ı ı ı ı O. 8

ı ı

ı a + 1

1 1

Fe3C

1.0 ı. 2

2.0

% C Karbon miktarı (% Ağırlık )

Ötektoid a (b)

(a)

(d)

....�ıektoid .. öncesi a

ı .

(e)

(f)

Per/it

k d (g)

(h)

(i)

Şekil 1. Demir-sementit denge diyagramında çeşitli sıcaklıklara ait% 0.5 C (a, b, c, d) % 0.8 C (e, f), % 1.2 C (g, h, i) içeren çelikierin mikroyapıIannın şematik görüntüsü.

136

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, I .Sa)'l (Mart 2002)

Fe-F3C İkili Denge Diyagramınm Bilgisayarda Modellenınesi R.Yılmaz, F.Vatansever, H.Uzun

Şekil 1 ' de görüldüğü gibi, o/o 0.5 C içeren bir ötektoid alh çelik, A3 dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtılırsa (a

Başla

noktası), mikroyapıda sadece ostenit kalır. A3 dönüşüm sıcaklığının hemen altına soğutulduğunda

ferrit çökelir

Faz diyagramında

ve ostenit tane sınırlannda büyür (b noktası). Sıcaklık düşüşü

723 oc

nokta seç

ulaşıncaya kadar, ferrit taneleri büyümeye

devam eder (c noktası). Sıcaklık

nin altına

723 oc

düştüğü zaman, ötektoid reaksiyonla, bütün geri kalan ostenit perlite dönüşür (d noktası). Son yapı ferit ve sementitten oluşan iki fazı içerir ve

(a+

(a)

ferrit

Nokta koordinatlarına göre faz

ve perlit

diyagramındaki bölgeyi belirle

Fe3C) olarak gözüken iki mikroyapı mevcuttur.

o/o 0.8 karbon içeren bir çelik,

nin üstünde bir

723 oc

Belirlenen bölgeye ait hesaplama

sıcaklıkta tamamen ostenit bir yapıya sahiptir (e noktası). Sıcaklık 723

foınıülleri ile oranları hesapla

nin altına düştüğünde, ostenit tamamen

perlite dönüşür ( f noktası).

Dönüşüm sırasında karbon

taneleri tane sınırlarından itibaren içeri doğru büyüyen lamellerini oluşturacak

sementit gelerek,

lamelierin aralannda

şekilde

bir

karbonca

araya

Sonuçları

fakir ferrit

görüntü!e

bölgeleri oluşur. Sıcaklığın, oda sıcaklığına düşmesiyle birlikte

mikroyapıda herhangi bir değişiklik meydana

gelmez. Dur

% 1.2 karbon içeren ötektoidüstü çelik, A4 dönüşüm sıcaklığının

üzerinde ısıtılırsa (g noktası) mikroyapı

tanıarnı yla ostenitten oluşur. A4

Şekil 2. Programa ait akış şeması

dönüşüm sıcaklığının

hemen altında soğutulduğunda, ilk çökelen faz olan Fe3C, ostenit Sıcaklık

tane

723 oc

sınırlarında

oluşur

programda

Aynı

(h noktası).

herhangi

bir

noktamn

seçilmesi

durumunda, hesaplamalan ve sonuçları görüntüleyen alt

nin altına düştüğü zaman, ostenitik faz

perlitik yapıya dönüşür. Böylece çelik, perlit adalarını

program örnek olarak aşağıda verilmiştir:

kuşatan sert kırılgan sementiti içerir (i noktası). Perlit adalarını çevreleyen sementit, ötektoid reaksiyon öncesi Bu

sementittir.

noktadan

somaki

soğuma

procedure

ile

TForml.ImagelMouseDown(Sender:TObject;

mikroyapıda değişme görülmez.

Button :TMouseButton; X, Y:

Konu

ile

detaylı

ilgili

bilgi

hazırlanan

bilgisayar

Jrograınının içinde vardır. •

Integer);

( ( ((X>=41)

S*(X-57)/4)))) and

•

III. BILGISAYAR PROGRAMI

S hift:TShiftState;

or and

(X<=57)) (((X<=57)

(Y>=47)) and (( (X>=41)

and

(Y<=(47-

(X>=48))

or (X<=48))

and

(Y>=(46-19*(X-48)/7) )) then begin

)emir-sementit ikili denge diyagramı ile ilgili bilgisayar

LabellO.caption:='Delta Ferrit';

nodellemesi,

Labelll.caption:='Ostenit';

Delphi

kullamlarak

programı

edit4.text:='Delta Ferrit+Ostenit';

�erçekleştirilmiştir. Yazılan program en az Pentium şlemcili bilgisayarlarda Windows

II 95/98/2000/ME/XP

edit5.text:=floattostr((57X} *100/16) i

şletim sistemleriyle uyumlu şekilde çalışmaktadır. Şekil

edit6.text:=floattostr(l00-

, de programın akış şeması verilmektedir.

strtofloat(edit5.text)) i gauge2.progress:=Round(strtofloat(e

ekil 2 'de programa ait akış diyagramında da göıüldüğü ibi, faz diyagramında seçilen noktanın, önce hangi ölgeye

ait

olduğu

tespit

edilmektedir.

ditS.text)*lOO/(strtofloat(editS.text)+str tofloat(edit6.text)}) i

Bölge

image3.visible:=False; film:='c:\fv\fil\Cph.avi'i

elidendikte n sonra, o noktadaki C ve Fe oranlan ile Jktanın

sıcaklığı

belirlenmektedir.

Daha

sonra

end;

ıldıraç metoduyla faz oranları ve ait oldukları faz

ırumu bulunmaktadır.

137

Fe-F3C İkili Denge Diyagramın1n Bilgisayarda Model1ernt R.Y1lmaz, F.Vatansever, H- Uı.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

öncesi ferrittir. Bu fazın oranı % 76.6 dır. Geriye kal. % 23.4 oram perlittir. Bu sonuçlar literatürde belirti!: kaldıraç metodu kullanılarak elde edilen sonuç lar uyum içerisindedir [6]. Ekranın sol alt köşesin belirtilen ferrit miktarı değerindeki farklılık, bu değer otektoid ve otektoid öncesi ferrit oranlarının hepsı içerınesi olarak açıklanabilir [6]. Bu noktada mikroyapı görüntüsü ekranda yerini almıştır. Bu bölge\ hacim merkezli kübik (HMK) bir mikroyapıya sahipt Bu görüntü, ilgili köşede hareketli olarak yer almıştır.

IV. ÖRNEK SUNUŞLAR VE İRDELEME

Delphi programlama dili kullanılarak yapılan demir sementit denge diyagramı ile ilgili program çalıştırıldığında Şekil 3 'deki görüntü ekrana gelir. Görüntüdeki demir-sementit denge diyagramı üzerindeki bir noktaya 'mouse' yardımıyla klik herhangi yapıldığında, o noktadaki % karbon ve demir miktarı ağırlık olarak ve noktanın sıcaklık değeri oc olarak ekranın sağ alt köşesinde sayısal ve dairesel grafık olarak yüzde oranlan belirir. Belirtilen noktanın bulunduğu bölgedeki fazlar ve bunlann sayısal ve dairesel grafık olarak yüzde oranları ekranın orta alt kısmında yerini almıştır. Onun hemen yanında ise, ilgili bölgelerin metalografık yapısını gösteren fotoğraf görünecektir. Farklı bakış açısından fazlar ve oranlan ise, ekramn en solunda gösterilir. Demir-sementit denge diyagrarmnda bulunan fazlar ve özellikleri, faz dönüşümleri, demirin dönüşüm ve allotropileri, kafes yapıları ve faz oranlarının hesaplanmaları haklandaki bilgileri içeren konular, açıklamalar bölümü altında, ekramn sol üst köşesinde "açıklamalar" yazan kısmında belirtiinnştir. Onun hemen altında ilgili noktadaki fazın kafes yapısını gösteren görüntü sürekli olarak dönen bir görüntü arz eder. Programın daha iyi bir şekilde açıklanması için birkaç örnek verilecektir. İlk olarak Şekil 4 'te verilen % 0.2 oranında C bulunan 723 oc deki çizginin altında kalan bölge verilmiştir. Bu bölgede ferrit ve sementit fazları bulunur [1-7]. Bu bölgedeki ferrü otektoid .;�· (fe-C) Oenge Oiyagr�mı ..

& 20ÔO

0.2 C içeren alaşımın, 723 oc çizgisinin heni üstündcki, yani 801 oc civarındaki sıcaklık noktasr mouse kliklendiğinde Şekil 5'deki durum ortaya çılı Bu bölgede, ferrit ve ostenit fazları vardır. Faz oı, değerleri ilgili kısımnda beliıtilir. Bu değer literatürdeki hesaplamalarla uyum balindedir [ 6] : noktadaki fazlar HMK ve yüzey merkezli kübik (Yl\11 yapıya sahiptirler. Bu yapılar sırasıyla dönüşümlü o la: ekranda gözükmektedir.

4.3 C bulunan ötektik çizgisi üzerindeki bir nokt' (931 °C) 'mouse' kliklendiğinde Şekil 6'daki görü· ortaya çıkar. Burada da hesaplanan faz oranJ literatürdeki hesaplamalarla uyum içindedir. Ledeb1ıriı yapısı metalografik mikroyapı kısmında : + Fe3C) almıştır.

J:op.vıigth by fahri VATANSEVER &�J;tamazan.YILMAZ. :�-��.

De.iı�aabon: :';:\�: ·'�fğEi .

Şeki1 3. Program açıldığındaki ekran görüntüsü

Son örnek olarak % 5.5 C bulunan 590 oc sıcaklık verilmiştir. Bu noktasındaki görüntü Şekil 7'de noktadaki hesaplaınalarda önce verilen örneklerde olduğu gibi literatürdeki hesaplamalara paralellik

gösterınektedir. Programı kullanan kişi, mo yardımıyla Fe-F3C ikili diyagram üzerindeki istediğ C oranım ve sıcaklık değerini kliklediğinde, prog içinde mevcut bilgi ve görüntülere ulaşabilecektir.

13 8

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Fe-F3C İkili Denge Diyagramın1n Bilgisayarda Modellenınesi R.Yılmaz, F.Vatansever, H.Uzun

76.6666

123,3333

fertl

Peli

Şekil 4. % 0.2 C içeren demir-karbon alaşımının 691

°C

sıcaklık noktadaki bilgisayar ekran görüntüsü

Şekil 5. o/o 0.2 C içeren demir-karbon alaşımının ve 801 °C'deki sonuçlannın ekran görüntüsü

139

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü 6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

Şekil 6.

Modellen� H .Uzı.ı

Dergisi

rda Fe-F3C İkili De ng e Diyagramının Bilgisaya R.Yılmaz, F.Vatansever,

% 4.3 C içeren demir-karbon alaşımının 931 oc sıcaklık

noktasındaki sonuçlannın ekran görüntüsü

Şekil 7.

% 5.5 C içeren demir-karbon

alaşımının

5 90 oc noktastndaki sonuçlannın yapılmıştır.

V. SONUÇ

ekran görüntüsü

Programın

kullanımı,

başany

gerçekleştirilmiştir. Fe-F3C ikili denge diyagrann � Bu

makalede,

kullanılarak

bilgisayar

yazılım

demir-sementit

programı

(Fe-F3C)

ikili

Delphi

ilgili

bilgilere

kolayca

ulaşma

imkanı,

progra:

vasıtasıyla el�e edilmiştir. Programın kullanışının çe

denge

diyagraını, her bir alaşımın farklı sıcaklık değerlerindeki

kolay olması

optik ınikroskopla çekilen mikroyapı fotoğraflan, faz

çalışan teknik elemanların rahatlıkla kullanabilmelt"'

adları ve oranları, kristal kafes tüıü ve konu ile ilgili

bilgiye

teorik açıklamaları içeren bir bilgisayar modellernesi

sağlayacaktır.

140

kısa

nedeniyle, öğrencilerin, hatta sanayıc zamanda

görsel

olarak

ulaşma.

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cılt, l.Say1 (Mart 2002)

Fe-F3C İkili Denge Diyagramının Bilgisayarda Modellenınesi R.Yılmaz, F.Vatansever, H.Uzun

programı geliştirerek ileriye dönük çalışmalar yapmakta mümkündür. Orneğin; mouse ile kliklenen noktalar, bir büyüteç altında büyütülerek her noktaya ulaşılabilir. Böylece sıcaklık eğrileri üzerindeki noktalarda meydana gelen faz dönüşüm hesaplama 3onuçlan, programda gösterilebilir. Bu

KAYNAKLAR [ 1] Ohring, M., ''Computer Modules For Engineering Materials Science" Demostration Discet, USA, ( 1995) [2] Savaşkan, T., "Malzeme Bilgisi ve Muayenesj", s 132-140, Derya Kitabevi-Trabzon, ( 1999) [3) William, D., "Materials Science and Engineering An Introduction", s 267-279, Third Edition, John Willey&Sons, New York- USA, ( 1994) [4] Topbaş, M.A., "I sıl İşlemler", 81-90, Prestij basın- İstanbul, (1993) [5] Onaran, K., "Malzeme Bilimi", s 75-96, Çağlayan Basımevi-İstanbul, ( 1985) [6] Pollack, H. W. "Metarial Science and Metalurgy'', s 121-131, 2nd edition, Reston Publishing Company, Ins. Reston, Virginia-USA, (1977) [7] Askcland, R.D. "Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri", Cilt 1, s 298-302, (Çeviri. Mehmet Erdoğan), Nobel Yayın Dağıtım Ankara, (1998)

•

141

Demiryollan ile Yolcu Taşımacıhğl ve Yolcu Vagonu Oı1 R.Çak, S.Aslanlar, M.Z-�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

DEMİRYOLLARI İLE YOLCU TAŞlMACILlGI VE YOLCUVAGONU ONARIMI Recep Çak, Salim Aslanlar,M. Zeki Çelebi ••

Ozet-Genel

tanım

olarak

Ulaştırma,

malların

ı. GİRİŞ

insanların bir noktadan diğer noktaya taşımasıdır. Ulaştırmanın

yeri

ekonomideki

önemi

ekonomik

toplumsal

yapısını

etkilemekte

yılında

sistemleri

olarak,

Havayolları,

belli

Karayolları,

Soyolları

sayılabilir.

başlı

Demiryollan

ulaşım

TCDD'nin

kullanmakta

olduğu

gerekmektedir.

vagonların

kısa

yolcu

zamanda

onarımı

yapılacak

onarımları

yapılarak

1950

yıllanna

İngilte e başlarrı.ı!

kadar

ağı

yapılmıştır. Demiryollan ile yolcu ve yük taşımacılığında k u llanı

vagonları belli zaman aralıklarında onarımlarının yapılması

yapınuna

Osman!

1985 yılları arasında ise sadece 1034 kın'lik demir)

ulaşım

sistemlerinin her birinin kendine göre üstünlükleri vardır.

arasında

verilmiş ve yol uzunluğu 7357 lan'ye ulaşmıştır. 19

Demiryolları, Bu

illerimiz

1830'lu yıllarda demiryolu ile taşımacılık

Tarih boyunca insanlık değişik ulaşım sistemleri Günümüzde

Aydın-İzmir

zamanında tanışrruştır. Dünyada ise ilk önce

üretkenliğin artmasında önemli rol oynamaktadır. geliştirmiştir.

ı·

Demiryolları ile taşımacılıkta ülkemiz ilk önce

tartışmasızdır. Ulaştırma hizmeti bütün toplumun

enerji, yapılması gereken yol yatırımı ve yol y apımı i gerekli saha ile işletmeciliğinde çevreye verilen

işletmelere teslim edilmesi gerekmektedir.

iş

Anahtar kelimeler: Ulaşım , Demiryolları , Yolcu

tezimizde anlatılmıştır. Ülkemizde yolcu vagonlarıı imalatı, onarımı ve

imalat

transportation in the economy are beyond of any

yolcu

community

and

vagonlannın tipi

have

bakımlannı

Türkiye

olması

vag(j

nedeniyle

ağır

balam

programının gerektiren

yağ

(V3)

developed various transportation systems through

yaptırmaktadır. Mert Makine Ülkemizde Yolcu

history. Today, Highways, Railways, Airlines and

onarmak üzere TCDD'den demiryoluna bağlan t ı Arifiye

as main transportation systems. Every one of them

sayısında

intervals . These Coaches need be repaired and the

bağlı

atölyesine

demiryolundan içine

5 vagon

şekilde iki hat döşeyerek kurmuş idi. Ancak artan

to TCDD need maintenance and repair at certain to

istasyonuna

bağlantısı yaparak

possesses certain advantages .The C oaches belonging

delivered

va go iz

alan ilk fııınadır. 1996'da Mert Makine ilk atölye�

Canal and Maritime transportation can be mentioned

and

b�

vagonlarının onanmlarını 3. Şahıslara ihale yolu

important role to improve productivity. Mankind has

maintained

�

[ 1,2,3]

Vagon Sanayi

yapmaktadır. Ancak TÜVASAŞ

debate. Transportation services effects econoınical the

daha

( 1997 tarihi itibariyle) mevcuttur. Yolcu vagonlar1r

point to another. The scope and importance of

çok

Demir yollarımızda çalışma 1080 adet yolcu

means to �arry the goods and passengers from one

life

göre

bölümleri hakkında bilgiler verilmiştir.

Absıract-As a general description, Transportation

social

karayollarına

konularda diğer ulaştırma sektörleri ile mukayese

vagonu, Transport

and

kazaları

zaraı azdır.

vagonların

yer

maK ala

vag

değiştirmesinci

kaynaklanan problemleri ana işietmemize yakın saru·

relevant

vagon taşıyan araba (Transport) bu çalışmada yaparak

organizatons in a short time.

vagonluk bir vagon onarım ve park sahası oluşturdt Key words:

Transportation,

Railways,

Bu sayede hem vagon manevralan kolaylaşmış hen

Passenger

makaslı ray bağlantılanyla yapıldığında en fazla 4 vag

coach, Carrier

alabilecek sahaya 1O vagon aldırmış olduk. Böyle manevralardan kaybettiğimiz zamanı da kazanmış old� Ayrıca onanın hattımızı, demonte, kumlama, boyama montaj hatları olarak daha verimli kullanma imkan: R. Çak, S. Aslanlar, M.Z. Çelebi; SAÜ Teknik Eğit. Fak. Esentepe Kampüsü,

sahip olduk.

142

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

DemiryolJan ile Yolcu Taşımacılığı ve Yolcu Vagonu Onannıı R.Çak, S.Aslanlar, M.Z.Çelebi

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

ll.

YOLCU V AGONLARI

1 OOO'e yakın UIC'nin yayınlanmış standartları vardır. •

Il.l. Yolcu Vagonlarının Imalatı

Bunlar

aynı

zamanda

yolcu

vagon

işletmeciliğinde

uyulacak standartları da tayin etmiştir.[4,5,6] Aşağıda bir yolcu vagonunu oluşturan ana komple ve 0.2. Yolcu Vagonlarının Revizyonu

detayları genel olarak verilmiştir. Yolcu Vagonlarının Genel Tasarımı

•

Yolcu vagonlanrun imalatında uyulması gereken uluslar arası

Şase

•

Yan duvarlar çeliği

•

Dam çeliği

•

Sahanlık,

•

WC,

Yıkama,

Koridor

•

Tekerler

•

Boji Şasesi

•

Vagonun iç giydirilmesi kampartman

veya üçlü

İç

koltukları,

•

kaplama

Revizyonu

malzemeleri

II.nci tamir grubu

(V2)

Revizyonu

Vl onarımının dördüncüsünde yapılan onarım türü.

yataklar) •

(Vl)

Yolcu vagonlarının periyodik olarak iki yılda bir yapılan

Koltuklar (Pulman tipi koltuklar, kuşetler, ikili

I.nci tamir grubu

hafif onarımı.

Vagonun yürüme takımları (Bojileri)

•

yayınladığı

Yolcu vagonlarının periyodik olarak iki yılda bir yapılan

Kampartman çeliği

•

TCDD'nin

g ruplara ayrılınıştır.[4,5,6,7]

•

gibi

yolcu vagonlarının tamiri aşağıda belirtildiği şekilde

vagon sandığı

•

olduğu

onarım talimatlan da bulunmaktadır. Demir yollarımızda

Yolcu vagonunu oluşturan ana bölümler

•

standartlar

(Ahşaplar,

III .ncü tamir grubu (V3)

Revizyonu

Kontratabla, formikalar, cam yünleri)

Yol cu

Kimyasallar,

onarımının üçüncüsünde yapılan ağır onarın1 tüıü.

Boyalar,

İzolasyon

vagonlarının

periyodik

olarak

yapılan

malzemeleri, Macunlar •

Elektrik

Tesisatı

malzemeleri,

aküler,

yüksek

gerilim

kablolar,

sandığı

•

(VO)

Revizyonu

aksesuarları

Ara satbalarda yapılan hafif bakıma VO Bakım denir.

•

Elektrik sobaları

Buna örnek verecek olursak cam değjşimi gibi.

•

Sıcak sulu veya buharlı ısıtma malzemeleri, B rülörler, sıcak su kazanları,sıcak su ve

•

Revizyonu

(VS)

buhar tesisatı boruları ve vanaları Fren

•

tesisatı

malzemeleri,

Kazaya uğranuş ve bunun sonucunda hasara uğramış

borular,

vagonların onarımına V5 Onarımı denir.

hortumlar, vanalar ve valfler Vagonlann

•

müşterek

birbirleriyle

çalışmasını

gerektiren

cer

koşum

•

Yolcu

Vagonlarının

Revizyonunda

Yapılacak

•

Işlemler

takımları tamponlar, cer kancası, cer tüpü gibi.

Aşağıda •

yolcu

vagonların1n

onarılınası

(Revizyon)

çalışmalarında yapılacak işlemler V2 tanlİr grubu için

Yolcu V agonları İle İlgili Standart

anlatılmıştır. Yolcu vagonlannın imalatında ve üzerine monte edilen bütün

malzemelerin imalat

gereken

uluslar

standartıara

arası

uygun

ve montajında uyulması

standartlar

olmayan

vardır

vagonlann

(UIC).

•

Hareket Kısımları

Bu Tekerlekler

uluslararası

demiryollarına çıkmasına izin verilmemektedir.

Dingil yatakları Taşıma Sustalan

Yolcu gereken

Vagonu

imalatı

standartları

Demiryolu

(UIC)

Birliğinin

genel

onarımlarında belirleyen

uyulması

Uluslar

sekreterliği

Susta askıları

arası

P lakdögardlar

Paris'tedir.

•

Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları (TCDD)'da

Tekerlekler: Çıkartıhr, temizlenir, tekerlek gövdesi muayene edilir. Diğer tamirleri yapılır. Gerekirse

bu birliğe üyedir. Birlik toplantılannda alınan kararlar

tekerlek değiştirilir.

doğrultusunda, ihtisas komisyonlarınca hazırlanan UIC

•

standartları (Fişleri) Fransızca, Almanca ve İngilizce

Dingil

Yataklan:

Buvatagresler

temizlenir, muayene ve tamir edilir.

olarak yayınlanmaktadır.

143

çıkartılır,

O�ar

Demiryollan ile YoJcu Taşımacılığı ve Yolcu Vagonu eı R.Çak, S.Aslanlar, M .Z- ,

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

•

Taşıma

sustaları:

temizlenir,

Çıkartılır,

Tazyik Nazıını

tazyik

tecrübesi yapılır, yaprak araları yağtanır, gerekirse

Umumi Fren Muayenesi

değiştirilir. Menot muayene edilir ve yağlanır.

Fren Çubukları ve El Freni: Fren çubukl a rı .A) manivelaları sökül ür, ölçülür, tamir edilir. edilir, yağlanır. El freni aksarnı muay ene edilir- vi

Plakdögardlar: Muayene edilir.

mili yağlamr.

tamir edilir. •

•

Susta

•

askıları:

Menot

menot

pernaları

• •

Boji

tamir edilir, yağlanır, ayar edilir.

Tekerlekler

üflenen temizlenir, muayene edilir, İçinden hava geçiri I en

B eşik Sustaları

serbestliğine bırakılır.

•

Helezon Sustaları

•

Boji Şasisi

•

Depolan:

İki

hava

baştan

Çıkartılır,

Fren Hortumları: Çıkartılır, muayene edi l ir

muayene edilir.

değiştirilir.

Beşik Sustalan: Çıkartılır, temizlenir, tamir edilir, Helezon Beşik:

ınua }'eı

teınizlenir,

olanlar sökülür, tamir edilir, gerekirse •

Sustaları:

Çıkartılır,

tazyik

Çıkartılır,

ölçülür,

yeni s i ı

Ventiller: Triblvalf, boşaltma ventilleri, t a cil va fle

tecrübesi

•

Fren Silindiri: Çıkartılır, silindir temizleniT, kanal delikler

temizlenir,

çıkartılır, muayene ve tamir edilir.

yapılır, gerekirse sertleştirilir. •

Hava

Boruları:

Tekerlekler: Çıkartılır, ternizlenir, tekerlek gövdesi

tazyik tecıübesi yapılır ve yaprak aralan yağlanır. •

Kondüvit

edilir. 5 atmosfer tazyikle tecrübe edilir.

Beşik •

Fren Çubuk Regülatörü: Yerinden çıkartılır, sökilli

tazyikli

hava

ile

üflenir.

frı

Komple

silindiri tecrübe edilir.

sökülür.

Yastıklar tamir edilir.

•

Tazyik Nazımı: Çıkartılır, muayene ve tamir edilir

Boji Şasisi: Temizlenir, ölçülür, muayene ve tamir

•

Umumi Fren Muayenesi: Vagonun bütün tertib: yerine

edilir.

takıldıktan

soma

umumi

hava

kaçı:

muayenesi ve çıkış tecrübesi yapılır. •

Şasi •

Dış Teferruat Parçaları

Temizlenir, muayene edilir, ölçülür tamir edilir. Basamak •

Koşum Takımları

•

Iç

Cer

Tertibatı:

Cer

çubukları,

cer

sustaları •

Tamponlar

Tavan

Tevazün Tertibatı

Dam

Çıkartılır,

sökülür, temizlenir,

Taban

tamir

Tevazün tertibatı:

•

Sökülür,

temizlenir,

Dış Duvarlar: Duvar saclan ve tahtaları muayene· tamir

muayene

edilir,

çürüyenler

değiştirilir.

GerelciJ

macundan itibaren veya boyadan itibaren boyar.

edilir, yağlanır. •

Duvarlar, Dam , Taban

İç Duvarlar

edilir, yağlanır. •

Vagon Sandığı İskeleti

Dış Duvarlar

Tamponlar

Tamponlar:

edil

pası temizle mr, boyanır.

muayene edilir, yağlarur.

•

muayene

Muayene edilir, çelik vagonlarda pencere yuvalarır

Koşum Takımlan: Çıkartılır, temizlenir, muayene •

•

tutarnakları

tahtaları tamir edilir, parlatılır.

edilir, yağlamr, gerekirse tamir edilir. •

Cer Tertibatı

İç cer Tertibatı •

demirleri

Duvar saclarımn iç taraflan süliyen ile boyanır.

Fren

•

İç Duvarlar: Temizlenir, gerekirse cilalanır

verniklenir. Muayene ve tamir edilir. Fren Çubukları ve El Freni

•

Tavan: Gerekirse sökülerek cilalanır veya boyamr.

Fren Çubuk Regülatörü

•

Dam: Temizlenir, saclar muayene ve tamir edı. Çürüyen yerler değiştirilir. Tekmil dam boyanır.

Kondüvit Borulan •

Hava depoları

Taban: taban tahtaları muayene ve tamir edı' muşamba tamir edilir, yağlanır.

Fren Hortumlan Yentiller Fren Silindiri

144

Demiryollan ile Yolcu Taşımacıhğı ve Yolcu Vagonu Onarımı R.Çak, S.Aslanlar, M.Z.Çelebi

Bilimleri Enstitüsü Dergisi 1.Sayı (Mart 2002)

SAU Fen 6.Cilt,

Kap ıl ar

WC Ve Su Tesisatı

Pencere çerçeveleri

M usluklar

Pencere Camları

Su borulan

Pencere tevazün tertibatı

Su deposu

Pancurlar

Lavabo

Pencere kasa kısımları

Lavabo dolabı

Pencere Havalandırma kapakları

Sabunluk

Perdeler

Sifon ventili, kolu ve kapağı

Vantilatörler

WC taşı

Pencere

•

parlatılır.

Çerçeveleri: Tahta

Çıkartılır,

çerçeveler

tamir

cilalanır.

Huni borusu

edilir, Kopmuş

•

Musluklar: Çıkartılır, tamir edilir, parlatılır.

kayışlar değiştirilir.

•

Su boruları: Muaeyene ve tamir edilir.

Pencere Camları: Macwı veya cam sabit lastikleri

•

Su deposu: Çıkaıtılır, muayene ve tamir edilir.

muayene edilir, Kırık camlar değiştirilir.

•

Lavabo: Temizlenir, kırıksa değiştirilir.

Pencere Tevazün tertibatı:

•

Lavabo Dolabı: Tamir edilir, boyanır.

Parçalar tamir edilir, yağlanu.

•

Sabunluk: Çıkartılır, tamir edilir.

•

Pancurlar: Çıkartılır, tamir edilir.

•

Sifon ventili,kolu ve kapağı: Çıkartılır, tamir edilir.

•

Pencere kasa kısımları: Muayene edilir, iç kısımlar

•

süliyen ile boyanır.

WC taşı: temizlenir, gerekirse değiştirilir.

•

Huni borusu: çıkartılır, tamir edilir.

•

Elektrik Temiratı

•

pencere kasası açılır.

Pencere havalandtrma kapakları: muayene ve tamir

•

edilir. •

Perdeler: Çıkartılır, yıkanır, gerekirse değiştirilir.

•

Vantilatörler: Çıkartılır, tamir edilir.

Dinarno Akümülatör

İç Techizat

Nazım Tevzi tablosu

Döşemeli kanepeler -

Tahta kanepeler

Masalar

Bagaj yerleri

Sigara tablalan

İç tesisat Akuplümanlar •

tamri edilir. Şarj edilerek boyanır ve vagona takılır. •

Ayna, resim çerçeveleri, elbise askıları, termometre, •

Döşemeli kanepeler: Kanepe rninderleri, arkalıklar, yastıklar çıkartılır, tamir edilir.

Yüzleri sökülür,

Tahta kanepeler: Sökülür, tamir edilir, gerekirse vemiklenir veya boyanır. tvlasalar: Çıkartılır, tamir edilir.

•

Bagaj yerleri: Sökülür, fıle tamir edilir veya yenisi Sigara tablaları: Çıkartılır, tamir edilir, parlatılır.

•

Ayna, resim çerçeveleri, elbise askıları, termometre, yardımcı

lamba

sport:

Çıkartılır,

tamir

Tevzi tablosu: Muayene ve tamir edilir.

•

İç Tesisat: İzolasyon tecrübesi yapılır.

•

Akuplümanlar: Muayene ve tamir edilir.

•

Buhar Sofajı

Geçit Körlikleri

Geçit Köprüleri

Geçit parmaklıklan

Yagonda

Kapama ve ayar tertibatı Sofaj çantalan

edilir,

Sofaj Hortumlan •

Borular ve radyatörler: Muayene ve tamir eclilir. Tecrübesi yapılır ve boyanır. Boru İzolasyonları

Geçit Tertibatı

takılır.

Borular ve radyatörler

cilalanır veya parlatılır. 1

yerine

•

ile değiştirilir. Boyalı demir çubuk yeniden boyanır. •

değiştirilir,

tecrübe edilir.

tamir edilir.

•

Nazım: Çıkartılır, temizlenir, ayar edilir, yıpranmış malzemesi

kadife yıkanır, gerekirse deri kaplanır. Muayene ve •

Akümülatör: Çıkartılır, lavajı yapılır, tamir edilir. Şarj yapılır, sandıklar boyanır, yerine konur.

yardımcı lamba sport •

Dinaıno: Çıkartılır, temizlenir, sökülür, muayene ve

tamir edilir. •

Kapama ve ayar tertibatı: Sökülür, muayene ve tamir edilir. Buharla tecrübe yapılır.

Geçit Köprüleri: Çıkartılır, tamir edilir.

•

Sofaj çantaları: Sökülür, temizlenir ve tamir edilir.

•

Sofaj

Hortumlan:

Çıkartılır,

sökülür, ternizlenir,

tamir edilir ve tecrübesi yapılır. Gerekirse ho rtum

Geçit Köprüleri: Gerekirse çıkartılır, tamir edilir.

değiştirilir.

Geçit Parmaklıkları: Çıkartılır, tamir edilir.

145

Demiryollan ile Yolcu Taşımacılığı ve Yolcu Vagonu Onar R.Çak, S.Aslanlar, M.z.Çel

SAU Fen Bilim1eri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

n..�.l

ac k.u le lik nce ö için ınm nda yat vagonu konusu atölyelerin içine döşenen ray lan n ulusal d emırY< r hattına bağlı olması gerekmektedir. (Atö lye içi

Elektrik Sofajı Elektrik sobalan

hatlarının olmadığı, hava yastıkları ile vago nu taşııı-ı� müsait yapılmış özel zeminli atöl yele rde A vrupa

Buatlar, anahtar ve sigortaları Hat ve şebeke

mevcuttur.

Akuplümanlar •

Elektrik Sobalan:

sökülür,

Çıkartılır,

temizlenir,

Atölye içi vagonların yerleşimi, yer değiştiııne imkanl; (makas sistemleri) kapasite bakımından çok önemlid

muayene ve tamir edilir. Tecrübe edilir. •

Buvatlar,anahtar ve sigortalar: Sökülür, teınizlenir, muayene ve tamir edilir.

•

(yaklaşık

Hat ve Şebeke: Muayene ve tamir edilir, tecrübe Aküplümanlar: Muayene ve tamir edilir.

•

Boya ve yazılar

24.60

safhalan için yer değiştiıınesi (manevra ) büyük külı olmaktadır. [6,7]

edilir. •

ton) boy l; metre) olduğu için birbirleriyle onarı

Çünkü vagonlann ağırlıkları (yaklaşık

III. SONUÇLAR ve ÖNERİLER

Vagonun dışı gerekirse macundan veya savdan itibaren boyanır. İç duvarlar yeniden cilalanır, verniklenir veya

Ülkemizde

boyanır. Dış yazılar yeniden yazılır. Sabit yazı levhalan

araçlarının üretim ve onarımı Kamu sektörü tarafınd�

temizlenir, tamir edilir.

yapılmaktadır. kuruluşu

demiryolu

1990

olan

işletmeciliği

yılından itibaren T.C.D.D'nin

Tüvasaş

bazı

yolcu

Demiryollarırnızda kullanılan yaklaşık bahsedilen

tamir

(Revizyon)

derrriryo

bai

vagonların

onarırmnda özel sektörden yararlanmaya başlannşt

11.3. Yolcu Vagonu Onarımı Yapan Kuruluşlar Yukarıda

adet yolcu vagonunun

işlemlerinin

276

adedi

(1997 yılı) 1 O�

yaşın üzerinded

Genel

Bu da gösteımektedir' ki yolcu vagonlarımn p eriyod

Müdürlüğüne bağlı ortaklığı olan Türkiye Vagon Sanayi

bakımları ile beraber bu vagonlann modemize edilı1-ıe

A.Ş.(Tl)VASAŞ) 'ta yapılmaktadır. Ancak T(T'/ASAŞ

gerekmektedir. T.C.D.D 'ye bağlı fabrikaların dışında l

yeni vagonda yapmakta olduğundan bazı vagonlann

konuda

büyük

çoğunluğu

Devlet

Demiryolları

özel

sektöre

yılından

Planlama

Teşkilatı

itibaren gündeme gelmiş ve bu amaçla özel sektör bu

kalkınma

planında

konuda yatırım yapmaya başlamıştır.

tavsiye edilmiştir.

bakımlannın 3. şahıslara

konuda

ilk

yaptırılması

yatrrımım

yapan

MAKINE •

MERT

HIRD.TİC.VE SAN.LTD.ŞTİ. mevcut ancak

1990

2800 m2'lik

3000

m2'lik alammızda

gelen

yolcu

vagonluk yeni bir

vagonlanm

vagonun geliş yönüne doğru tam taşıma

arabası

yapmış

üzerine

alıp

ilerleyen bir vagon

bulunmaktayız.

birbirlerinden

değiştirebilmekte,

hem

bağımsız zaman

hem

olarak iş

yer

[6] NN TÜVASAŞ Teknik Dokümanlan 989 [7] NN Mert Makina Teknik Dökümanları

kaybını

değiştirmesinde çoğunlukla diğer vagonlarda da işlemler ve

istasyonun

vagon

çekicisine

TCDD C

Dairesi Başkanlığı, TCDD Matbaası

azaltmaktadır. Çünkü makas yardımıyla vagonlann yer durmakta

yıl

özel sektörden yararlamlm.c

[4] NN TCDD Cer Dairesi tamimleri. [5] NN TCDD Yük ve Yolcu v8.gonlan

sayesinde her bir vagon kendine ait yolda beklemekte ve vagonlar

beş

Ankara.

araba

sekizinci

Dev1

[1] N.N Demiryollar Dergisi Sayı 164-165 , sayfa 90. 919' 1938 [2] NN Osmanlıda Finans kaynakları [3] ÇAKAR, T. Ulaşımda enerji verimliliği, Clu� Enerji Verimliliği Kongresi, sayfa 183, 3-5 Şubat 1 �

onarım sahası oluşturmuş bulunmaktayız. Bu sahada İşietmemize

(DPT) 'nin

düşmektedir.

alana

birbirleriyle yer değiştiınıesi (manevra) büyük külfet iken yeni

görev

KAYNAKLAR

adet yolcu vagonu alabiliyorken ve bunlann

ihtiyaç

duyulmakta dolayısıyla manevra işlemi istasyon (Arifiye Gar Müdürlüğü) trafiğini de etkilemiş olmaktadır. Yolcu

146

Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

SAU Fen

Ilaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamalari T.Canvar

İLAÇ ENDÜSTRİSİNDE UZMAN SİSTEMLER VE UYGULAMALARI

Tuba Canvar

Insan zekasını ve becerisini her alanda yakalama isteği araştırmaları bu alana yoğunlaştırmıştır. Günümüzde, Yapay Zeka yöntemleri ile çözülmüş bir çok gerçek dünya problemi ve Yapay Zeka' nın bir çok ticari uygulaması vardır. Bu çalışmada, Yapay Zeka' nın en yaygın dalı, Uzman Sistem' ler ve tıp ile farmasotikte uygulamalarından bahsedilmiştir. B una ilave olarak, farmasotik prosesler için Delphi 'de geliştirilmiş basit ve küçük bir Uzman Sistemin tasarımı ve bilgisayar programı da anlatılmıştır. Bu çalışmanın amacı Uzman Sistem' lere dikkati çekmek ve bu metodu kuJianarak farmasotik proseslerin verimliliğini arttırma olasılığını göstermektir. •

••

Ozet

Uzman sistem, Farmasotik prosesler, Üretim planlama, Tıbbi teşhisler, Ürün formülasyonu, Ilaç.

Atıahtar

kelimeler

•

I. GIRIŞ Kimyasal endüstriler, imalat endüstrilerinin en büyük da

olmasa

merkezi

isteklerinin

Words

Hastalıklann

aıtn1ası

kimya

sektörü

içinde farnıasotik

ile İngiliz Kimya Endüstrisi içinde farmasetik endüstrinin öneminin ne kadar fazla olduğu gösterilmektedir. F arınasotİk

endüstrisi,

üretim

proseslerinde

kimyasal

proses endüstrilerinin diğer bölümlerinden daha karınaşık ve

daha

çeşitli

kimyasal

aşaınaları

uygulamaktadır.

Bir

k armaşıklığımn

yapıtann

çok

insanların

hastalıklarının karmaşıklığı ve faınıasotik endüstrilerinin tedavi

etmek

için

tasarlandığı

hayvan

bedenlerinin

karmaşıklığı ile ilişkili olabilir[ 1]. Endüstri

ana

iki

dala

ayrılır:

En büyük uğraşısını

etken

maddelerin iınalatına

ayıranlar.

En büyük uğraşısını resmi standartıara uygun ve bilinen etken maddeleri

müstahzar

halinde

imal

edenler. Hastalıklarla

mücadelede

çevre sağlığı

ve koruyucu

hekimlik yanında yeni etken madde buluşları ve bunların topluma

sunulmasının

payı

büyük

boyutlara

ulaşmıştır. Türkiye'de ilaç endüstrisi Cumhuriyet' ten evvel hemen hemen

yok denecek kadar basit bir düzeyde idi. İlaçlar

eczanelerde müstahzar haline getiriliyordu. Cumhuriyet' ten sonra

1930

Türk Kodeksi'nin yayınıyla ve ihtiyacın

da artması sonucu evvela küçük laboratuarlar kurulmaya

başlanmıştır.

Expert system, Pharmaceutical processes, Production planning, Medicine diagnosis, Product formulation, Drug.

Key

parçasıdır.

endüstrinin öneminin aıtnıasına neden olmuştur. Tablo 1

always need expert experience, intelligence and ability to solve problem in every area. This necessity makes studies to concentrate about obtaining human experience. Today, there are many real-world problems that are being solved by many Intelligence and comn1ercial Artificial application of Artificial Intelligence. In this study, Expert System that is the most popular branch of Artifıcial Intelligence and its application in pharmaceutical and medicine is considered. In addition of this, the design and programıning of a little and simple expert system developed for pharmaceutical processes has been described. This program is written in Delphi 3. The goal of this study is to pay attention to Expert Systems and to show by using to these methods the increasing possibility of productivity of the pharmaceutical processes. -

bir

çoğalması, insanların daha uzun ve daha sağlıklı yaşama

Farmasetik

Abstract

•

İkinci

dünya

savaşından

sonra

ilaç

sanayiimiz devletin ve yabancı kredilerin yardımı ile çok gelişerek memleket ihtiyacım büyük oranda karşılar hale gelmiş, ilaç imkan ve yeteneğine de ulaşmıştır

C.Tuba, SA.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Adapazan

•

147

[2].

ulam: yg U r ve le em st Si an zm de U sin ri İlaç Endüst

SAV Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart 2002)

T.Caı

eczanelerden fabrikalara geçerek haz ır ilaç san a yı�· (Farmasotik: Endüstri) doğrnasına ned en olmuştur. 1 fırınalan bu devrede birbiri ile yeni ila ç çıkarma ve bul yönünden yarışa giınıişlerdir. Bu çab alardan insa11 büyük yarar sağlamıştır [2].

Tablo 1. İngiliz Kimya Endüstrisinin sektörleri (1992) (Büyüme değeri eklenmiştir) [3].

o/o ORAN Farmasetikler

Özel kimyasal ürünler endüstriyel/tanınsal kullanı lan

Organikler

Sabunlar ve temizlik malzemeleri

Sentetik reçineler, plastikler ve kau_çuk

Boyalar, ellalar ve yazıcı mürekk�leıi

Boya maddeleri

inorganikler

Özel kimyasal ürün ler ev/ofis için

Gübreler

Farmasotik: Bezacılık foıınüllerine veya kurallanna g< ilaçların hazırlanması sanatıdır. Bezacılık ve ilaç ile i l! bilgiler ve işlemlerdir. İlaç İmalatı : İlaç haline sokmak için yapılan büt foımülasyon, şekillendirme, doldurma, ambalajlama etiketierne gibi tüm işlemlerdir. İlaç üretimi, etken (akt ve yardımcı hammaddelerin daha önce yapılan çalışmal sonucu belirlenmiş forn1üle göre proseslerden geçiriler insan kullanımına uygun hale getirilmesi olar İlaç imalatçısının amacı hastaya ı tammlanabilir. yüksek kalitede ilaç sunmaktır. Hayat koruyup kurtaracı maddelerin imalatında ihmal ve dikkatsizlik affedilern olduğu için ilaçlar bilimsel ve teknolojik geçerlikte işlemlerle hazırlanmalıdır[ 1].

Büyük kapasiteli ve sürekli üretimlerde, en önemli işlerden biri fabrikanın düzgün ve en iyi şartlarda çalışmasını sağlamaktır. Ürünlerini etkileyebilecek ekonomik ve kimyasal faktörleri aynı seviyede tutmaya devam etmek zorunluluğundadır. Bu şekildeki bir bakım ve gözetim altında enstrümentasyon (ölçme, kayıt ve kontrol cihazıarı ile donatım), çok önemli bir rol oynar. Kimyasal üretimin ufak kapasiteli olması veya sürekli işlemlerin uygulanamaması gibi durumlarda, sürekli fakat artarda (kademeli) proses kullamlmalıdır. Bu durum, işçiler ve mühendisler üzerinde, daha fazla kontrolü gerektirir. Çünkü şartlar veya işlemler, çoğunlukla işin başından sonuna kadar değişir. Belirli prensipler altında ve çeşitli fonnülasyonların yardımı ile, belirli bir yer ve zaman için, pek çok proses arasından en iyisinin seçilmesi, uygun bir karar olur. Bu yol faydalıdır, fakat mühendis son analizlerini, tecrübeye dayanan yargının yardımı ile yapacak olursa, daha başanlı olur. Bu amaçla kullanılacak bir Uzman S istem ile işletme verimliliğinin ve etkinliğinin artacağı muhakkaktır [1].

Sağlık organizasyonlan ve FDA (Food and Dn Administration-Yiyecek ve gi· Yönetimi) İlaç enstitülerce konulan standartların doğrultusunda üreri: yapma gerekliliği olan ilaç sektörü için kritik unsurl a rm birisi validasyondur. Validasyon (validation) yaı geçerlilik veya imalatta geçerli işlemler, bir mamulü belirlenmiş (designed) işlemlerle güvenilir bir şekila imal edileceğini gösteren ve en yeni bilimsel düzeydel resmi bir program demektir. Validasyon, aynı üretiı şartlarında yapılan üretimden aynı kalitede ürün elt edileceğinin garanti edilmesidir. İlaç imalatında yapıb validasyon çalışmaları sonunda bir mamul için en uygu şarj boyu (parti büyüklüğü) belirlenir. lll. KARA R DESTEK SİSTEMLERİ, YAPAY

ZEKA, UZMAN SİSTEMLER ve UYGULAMAL.M Ill.l. Karar Destek Sistemleri

Karar destek sistemleri karşılıklı etkileşimli, esnek ' kolayca uyum sağlayan bilgisayar destekli bi1. sistemleridir. Özellikle belirli yönetim problemlern çözümlerine destek olmak için geliştirilmiştir. Veri1� kullanu, kolay kullanıcı arabirimi sağlar ve kar vericinin kendi kavrayışına izin verir. Karar des! sistemi ayrıca modelleri kullanır (standart ve/ve. müşteri-bazlı), değişken olmayan proseslerle kuruİı (sıklıkla son kullanıcılar tarafından), karar ven: presesinin bütün aşarnalanın destekler ve bilgi tab� içerir. Karar destek sistemlerinin ana amaçları şunlar; [4]:

II. İLAÇ ENDÜSTRiSİNİN GENEL ÖZELLİKLERİ

İlaç (Drug); satmak, satışa çıkarılmak veya kullamlması için önetilrnek üzere imal edilen, insan ve hayvanlardaki hastalıklan tedavi, yatıştııına, koruma, tanı, teşhis veya anoıınal fiziksel durumları düzeltmek veya organik (fonksiyonların) işievlerin düzeltilmesi ve işler hale getiriln1esi amacı güden herhangi madde veya maddeler karışımıdır. İlaçlarm keşfinde sosyal olayların rolü vardır. Bunların başında yerel veya genel savaşlar gelir. Perusilinin imalatının gerçekleştirilmesini ikinci dünya savaşı zorlamıştır. Birinci dünya savaşı da bir çok aşı, serum ve antiseptiklerin keşfıne neden olmuştur. Esasen perusilinin kitle halinde elde edilmesi ilaç sanayiinde büyük bir devrim oluşturmuş ve artık reçete forınülleri de

ı.

Kompleks problemierin çözüme destek yeteneği

Değişen şartların sonucu olan beklenmedik durunt için hızlı yanıt veıınek.

148

Birkaç stratejiyi farklı biçimler altında, hızla tarafsız olarak deneme yeteneği.

y s

( t

İlaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamalari T.Canvar

Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart 2002) SAU Fen

�· :ı

ı l

•

Yeni kavramlar ve öğrenimler.

Kolaylaştınlmış iletişim.

MYCIN' in geliştirilmesi 1970' lerin izlemiştir. ortalarında birkaç uzman sistem ortaya çıkmaya başlamıştır. Bu sistemler içinde bilginin merkezi rolünün onaylanması ile Yapay Zeka uzmanları ayrıntılı bilgi karar sunum teorileri ve birleştirilmiş genel-amaçlı verııle prosedür ve çıkanınlan gcliştiıınek için çalışmıştır. Birkaç yıl içinde bu çabanın, ilk genel problem çözücülerin sonuna benzer nedenlerle sınırlı bir başarısı olduğu ortaya çıkmıştır. Çalışmamn amacı olan 'bilgi', çok fazla sıkıcı ve çeşitlidir; genelde bilgi-tabanlı problemleri çözme çabalan vakitsizdj (erkendi).

6. Yönetim kontra 1 ve performansı. 7.

Maliyetierin azaltılması.

Tarafsız kararlar.

Yöneticiye daha az zamanda ve/veya daha az çaba ile görevini yapmayı sağlayarak yönetsel verimliliği arttırır. Karar destek sistemi analiz, planlama ve uygulama için yöneticiye daha kahteli zaman sağlar.

1980'lerin başında, Uzman Sistem teknolojisi, akademik sahne için sınırlıdır ve ticari uygulamalar olarak görünmeye başlamıştır. XCON, XSEL ve CATS-1 dikkate değer olanlardır.

111.2. Yapay Zeka Bir çok uzman Yapay Zeka' nın iki temel fikir ile ilgili

olduğu konusunda hem fikirler: Birinci, insaniann düşünme prosesleri üzerine çalışmayı içerir ( zekanın ne olduğunu anlamak için); İkinci, bu prosesleri ınakineler yoluyla ifade etmekle ilgilidir (makineler, robotlar,vb.). Yapay Zeka, bir insan tarafından yapılacak bir davranışın, zeka olarak adlandırılabilecek, bir makine tarafından yapılanrlu [ 5].

Uzman Sistemin yapısının kurulmasına ilave olarak, Uzarnan Sistem yapısının hızla oluşması için araçların geliştirilmesi için yapılan önemli bir çaba vardır. Bu araçlar EMYCIN ve AGE gibi programlama araçlarını, EXPERT ve KAS gibi bilgi edinim araçlarını, ve META DENDRAL ve EURISKO gibi uzmandan öğrenme araçlarını içerir [4,5].

Günümüzde Yapay Zeka birçok dallara ayrılmaktadır. Yapay Zeka' ya esas olan dallar: uzman sistemler, bilgısayarla görıne, tabii dil işleme, yapay sinir ağları, robotik, bilgiyi elde etme ve sunma, kavram modelleme, öğretim vb.leridir. Bu çalışmada Yapay Zeka tekniklerinden Uzman Sistemler ele alınmıştır.

Uzman Sistemler genel Yapay Zeka programlarından şu konularda farklılaşırlar; bir Yapay Zeka programının amacı herhangi bir insanın çözebileceği bir problemi çözmeye çalışmaktır. Halbuki bir Uzman Sistemin amacı uzman bir insanın çözebileceği problemleri çözmektir. Belirli bir problem kümesi için bir uzman gibi davranan bilgisayar program.larına Uzman Sistemler (US) denir. Uzman Sistem veri işlemeden, bilgi işlemeye bir geçiş olarak ifade edilebilir. Veri işlemede, veri tabanı bir algoritmaya bağlı olarak etkin bir şekilde işienirken bilgi işlemede herhangi bir algoritrnaya bağlı kahnmadan örneğin heuristik (tecıübeye dayalı) metotla çıkarılmış kurallar ve gerçeklerden oluşan bilgi tabanı etkin bir şekilde işlenir. Başka bir deyişle algoritmalar ile sonuç çıkarma ınekanizmaları (inference engine) yer değiştiımiştir.

III.3. Uzman Sistemler Uzman Sistemler (US'ler), Yapay Zeka programlama

çeşitlerinden biridir. Uzman sistemler, belirli tipte problemierin çözümünde uznıanlann bilgi ve muhakeme proseslerini taklit etmeye çalışan, öğüt veren bilgisayar Jrogramlarıdır[4]. Yapay Zeka programları, daha çok mlaşılması güç ya da anlaşılmamış problemleri çözmek çin kullanılırlar. Çünkü genelde bu programlar için bir mevcut olmamaktadır. Ayrıca YZ ılgoritma lrogramlarında, geleneksel programlama dillerinden PascaL Fortran, C) yapıca farklı olan Lisp ve Prolog gibi tiller ağ1rlıklı olarak kullanılmaktadır. Çünkü bu diller 'Z tüıii bir programlama tekniği için çok daha uygundur e özel olarak bunun için tasarlanmışlardır. Bu rogramlama dilleri karşılaştırma ve geriye doğru arama ibi gelişmiş fonksiyonları içerirler. Fakat bu, diğer rogramlama dillerinin kullanılamadığı anlamına gelmez. 1 iğer diller kullanılarak, mesela Basic gibi sade bir dilde �US' ler yazılabilmektedir. Sistemler, Yapay Zeka komitesi tarafından �60'ların ortalarında geliştirilmiştir. Genel Amaçlı �oblem Çözücüler (GPS), Newell ve Simon tarafından )jik Teori Makinesi' nden geliştirilen "zeki" bilgisayarı n·atmaya kalkışan bir prosedürdür. Bu yüzden Uzman stern' in başlangıcı olarak görülebilir. zman

Genel olarak Uzman Sistemlerin bileşenleri bilgi toplama, bilgi tabam, çalışma belleği, çıkarsama düzeni mekanizması, açıklama ve kullarncı arabiriınidir[5]. Uygulama prograırumızda da üretim kuralları kullanılmaktadır. Uzman Sistemler birkaç yolla sımflandırılabilir. Bilgi sunumu yapısına göre kural tabanlı, çerçeve-tabanlı, melez ve model tabanlı uzman sistemler olarak sımflandırılmaktadır. Uygulama programımız kural tabanlı uzman sistemdir. ITI.4. Uzman Sistemlerin Tıpta Uygulamaları Tıpta bir çok Uzman Sistem uygulaması mevcuttur. Biz burada belli başlı birkaç tanesine değineceğiz. MYSIN, bulaşıcı hastalıkların tedavi ve teşhis periyotlarında kullanılmaktadır. Bu sistem bu hastalıklarda uzmanlığı olmayan doktorlar için çok

:nel-amaçlıdan özel-amaçlı programlara geçiş, Stanford 1iversitesi'nde E.F eigenbaum tarafından geliştirilen ENDRAL ile 1960 'ların ortalarında olmuştur ve bunu

149

gulam Uy ve ler tem Sis n ma de Uz sin stri ç dü İla En

SAU Fen Bil1m1eri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa)'1 (Mart 2002)

yardımcıdır. Örneğin, bulaşıcı hastalıktan acil olarak ameliyat edilmiş bir hastanın tedavisinde daha başarılıdır. Sistem için ihtiyaç duyulan bilgi, kurallar temel alınarak tasarlanmıştır ve LISP' te yazıinnştır. INTERNIST sistemi ( 1970), dahili hastalıkların teşhisi için tasarlanmıştır. Hastalığın klinik görünüşü, Iab analizi sonuçları ve hastalığın geçmişi (tarihi) vb. sisteme girilir. Sistem olası teşhisleri de verilere bağlı olarak tarnınlar ve sonra en olası olanını bu hastalık için seçer.

T.Car

err. bl pro bir n atta hay çek si ger ııne ndi Araçlann değerle ol tr kon n mini ti üre ası boy aş kum ştir: gerçekleşmi planlaması. Protos sistemi interaktif ve otoıı1a çizelgelerne sağlar. İlave olarak, kullarncı çöziir sağlamak için bilgi-tabanlı çizelgelerne algo ri trn2s kullanabilir. Algoritınik çözüm, zor ve kola y kısıt! destekler ve kullanıcı tarafından değiştirilebilen tuta çözümler sunar

Medicus (Tıbbi Kaynak Çizelgelerne Sistemi) projesir amacı, hastaneye gelen hastaların çizelgelenmesi İ\ bilgisayar tabanlı prototİp bir sistem geliştiııııektir. f sistemi geliştirınek için Oldenburg şehir hastanesinin la muayenehanesi ile işbirliği yapılnuştır. Bu tıo uygulama alanımn en önemli özel1iği çok fazla dinanı ve belirsiz bir çevre olnıasıdır. Yeni hastalar diizell� olarak gelmektedir ve acil hastalar hemen teda edilmelidir. Hastaların bölümde kalma periyoth hastalıkların nedenleri farklı olduğu için değişkendi Medicus, norınal periyodu hastalar için uzun döner çizelgelen1e, acil ve nadir görülen hastalar için k dönemli çizelgelerne sağlar [7,8].

Internist' in daha yeni fonnu Intemist-II 'dir ve 599'dan fazla dahili hastalığın bilgisini bu sisteme girilmektedir. IRIS sistemi, Interlisp dilinde tasarlanmıştır, tıbbi alternatif vizyonlan, klinik araştırma stratejileri ve uzmanlığı kolaylaştııınak vb. için kullanılır. Bu sistem glokom hastalar için damşman bir sistem olarak tasarlanmıştır. PIP (Mevcut Hastalıklar Programı) böbrek bozukluğu olan hastaJann teşhisi için tasarlanımştlr. Sistemin yapısı temel tıbbi bilgi, hastalık çeşitleri, klinik veriler ve hastaların fiziksel durumları gibi 36 temel başlıktan oluşur. Bu sistem, hekimlerin muhakeme işlemini modeller.

111.5. Uzman Sistemlerin Farmasotikte Uygula01a an

Uzman Sistem' in farmostatİk üriin foıınülasyonu11: kullanınunı gösteren ilk kayıt 27 Nisan 1989' da Lond' Financial Time' da Bradshaw' un makalesidir; bunu a) yılın sonbaharında W alko' nun makalesi izlemiştir. Jı. Phaıın. UK ve Logic UK, foıınülasyon için PEl kullanarak Uzman Sistem geliştiııruştir. Bu zamand itibaren bir çok şirket ve akademik endüstriler 1 alandaki uzmanlıklarını yazılı hale getirmişlerdir . } amaçla geliştirilen sistemlerden bir kaçı aşağıdaki gibı� [9]:

EXPERT ( 1980) sistem, tıbbi danışmanlık modellerinin etkilerinin kontrolünün ve araştırmasının incelenmesine yardım etmek için tasarlanmıştır. Günümüzde son derece modern Uzman Sistem 'ler tıpta kullanılnuştır. Örneğin, AIDS' i teşhis edebilen Uzman Sistem dizayn edilmiştir ve kullanılmaktadır. PHARMA-2, ilaç tedavisinde karar desteği için kullamlan bir uzman sistemdir. Parmakoloji uzman grubu değerlendiıme teknikleriyle kurulan veri tabarn kullanılarak tedavi seçimi yapılır. Uzman çalışmalan yeterli ilaç tedavisinin kesin fızyolojik geçmişini doktorlarla ortaya çıkarmıştır. Bu fızyolojik özellikler fornalize edilmiş ve bilgisayar programına uygulanmıştır [5].

Cadilla sistemi : Bu sistem, Cadila Laboratuarı tarafınd: geliştirilmişti ve kendi fiziksel ( çözülebilirlik vb kimyasal (işlev gruplan vb.) ve biyolojik karşılık etkileşimli özellikleri (çözünemezlik vb.) iizerı: dayanan etkin ilaçlar için tabietleri foıınüle etmek üza dizayn edilmiştir

MEDICIS bilgisayar destekli teşhis için kullanılan bütünleşik bir sistemdir. İki alt sistemden oluşur: bilgi tabanını oluştuıınak için uzman tarafından kullanılan modül ve bu tabanı kullanan konsültasyon modülü. MEDICIS, kesinlik faktörlerini kullanmadan mantıksal prosesinin Sonuçta muhakeme bir sonucudur. PROMETHEE çok kriterli analiz ile sonuçlarını geliştirir. MEDICIS, U.L.B. Tıp Fakültesinin Bilgi İşleme Depattınanı'nda geliştirilen bilgi taban h bir sistemdir. Bu araştırmanın amacı tıbbi teşhisiere özellikle karışık durumlarda yardımcı olmaktır [6].

Galenical geliştirıne sistemi, Heidelberg : Bu sister ve Biofaın1ostatik Bölümü ile Heidelbe-. Fannostatik .. Universitesi'nde Tıbbi Bilgiler Bölümü ( Alman:. tarafından aralığ: foınıülasyon geliştirilmiştir, geliştiı·mede yardım sağlamak için dizayn edilmiştir, ak ilacın fiziksel ve kimyasal özelliklerinden başlar. Londra üniversitesi/Capsugel sistemi : Bu sistem, Lon& Üniversitesi Eczacılık Okulu tarafından geliştirildi, Ky(l' (Japonya) ve Maryland (Amerika) Üniversiteleri birlikte Capsugel desteğiyle kapsüllerı sert formülasyonu ilave edilerek tasarlanmıştır. ·

PROTOS, Eureka Protos projesini bir parçası olarak geliştirilmiştir. Üç tane Protos alt projesi, uzman sistem oluşturmak için Prolog kullanarak araçlar geliştiııniştir.

150

İlaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamalari T.Canvar

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 Cilt, l.Sayı (Mart 2002) SAU

Sanofi sistemi : Bu sistem, Sanofi Araştırma Bölümü tarafından geliştirilmiştir, etken ilaçta yeni fonnülasyonu temel alan sert jelatin kapsüllerin formülasyonu için tasarlanmıştır . Zeneca sistemi : 1988 Nisan' ından beri 3 sistem Zeneca Farmostatik tarafında geliştirilmiştir. Bu sistemler tabletlerin, enjektablar (sefalosporin türü ürünler) ve film tabietierin forınülasyonu için dizayn edildi. Boots sistemi : Bu sistem tam olarak faınıostatik formülasyonlar için geliştirilmemesine rağmen formülasyon gündemleri için tek bilinen olduğundan beri bu alana dahildir. Boot şirketini kadrosu tarafından 1990' da geliştirilen sistem ödüller kazanmıştır. Sistem ilk zaman güneş yağlannın foıınülasyonuna yardım için geliştiriidi fakat son olarak krenueri ve losyonlan kapsayacak şekilde genişletildi. IV. İLAÇ FABRİKASINDA UZMAN SİSTEM TASARIMI ve UYGULAMASI

Stok veri tabanında malzemelerin kodu, tanımı, miktarları ve birimi bilgileri tutulmaktadır. Recete veri tabanında mamullerin kodu, tammı, üretimlerinde kullanılan malzemelerin kodu, malzernelerin tanımı, malzemelerin kullanım miktarları bilgileri tutulmaktadır. Genel veri tabanında mamullerin stok politikası, sabit şarj boylan, satış planları gibi bilgiler tutulmaktadır.

IV.2. Üretim planı

Yapılan literatür çalışması Uzman Sistemler' in genel de ilaç foın1ülasyonlan için tasarlandığını gösternıektedir. Biz uygulamamızda Endüstri Mühendisi kavramından dolayı üretim planlama ile birlikte ilaç üretiminde uygulanan proses kontrol işlemleri için bir uzman sistem tasartamaya çalıştık.

Bu bölümde fiıına içinde mamul bazında geçerli olan stok politikalan da dikkate alınarak dört aylık bir dönemi kapsayan Ana Üretim Planı yapılrnaktadır. lTygulaına programını anlatmadan önce ilaç üretiminin ve ilaç endüstrisi içinde üretim planlan1anın özelliklerine değinelim.

Uygulama programı Delphi 3 ile yazılmıştır. Delphi, Windows programcılığı ile entegre halinde bir çok fonksiyonu ortak kullanabilmesi, veri tabanı desteği ile OOP (Object Oriented Programıning-Nesne Yönelimli Programlama) desteği sayesinde oldukça kullanışlı olduğu için tercih edilmiştir[1 O]. Program üç bölümden oluşmaktadır.

İlaç üretin1, eldeki makine ve tesislerin yalnız belirli bir mamule tahsis edilmiş yapısı ile sürekli bir üretim sistemidir. Ana özelliği ürün akışı (ürünün hareket halinde olması) ve tesislerin üretilecek ürüne göre tasarlanmasıdır. Ayrıca talep süreklidir ve de sipariş tipi üretimde olduğu kadar değişken değildir [l l].

Genel veriler

Üretim planı

Proses Kontrol

IV ı Genel veriler .

bölüm üç kısımdan oluşmaktadır: ( 1) Stok bilgileri, (2) Ürün ağaçları ve (3) Standart üretim süreleri. Bu menülerde girilen bilgiler kullamlarak diğer iki bölümdeki işlemler yapılmaktadır.

Seri üretin1 tiplerinden akışık kitle üretime uyan farmasotik üretimde, işlenen hammadde ve ürünler doğal yapıları itibariyle kendiliğinden akarlar. Akış veya proses üretiminde makine ve tesisler yalmz bir cins mamulü üretecek şekilde dizayn edilmiş ve yerleştirilmiştir. Aynı yerde başka bir nıamulü üretmek ya çok pahalıdır veya olanaksızdır [2]. Başlangıçta pek çok kimyasal madde süreksiz olarak üretilmiş, fakat pazar isteklerinin artması üzerine, sürekli üretime geçilmiştir. Bu değişimin en önemli sebebi, ürünün birim miktarı için, yapılan gider (masraf) düşüşü olmuştur. Üretkenliğin hızlı bir şekilde yükselişi sonunda, kimyasal proses endüstrileri, teknolojik değişmenin bir sonucu olarak, çok karmaşık bir yapıya sahip oldular [3].

Uygulama bünyesinde bu kısım tarafından kullanılan üç veri tabanı mevcuttur. Birincisi stokların kayıt edildiği stok veri tabanı, ikincisi ürün ağaçlarının kayıt edildiği recete veri tabarn ve üçüncüsü mamuller için geçerli genel verilerin (şarj boyu, stok politikası, vb.) kayıt edildiği genel veri tabarudır.

İlaç imalatında yapılan validasyon çalışmalan sonunda bir mamul için en uygun şarj boyu (parti büyüklüğü) belirlenir ve bu miktar mamulün her üretimi için sabittir. Bu nedenle ilaç imalatında partiler halinde imalat yapılmaktadır. Dolayısıyla stoka üretim yapmak kaçınılmazdır.

Ş eki 1 1. Genel veriler k1smmın menü adımları.

151

İlaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulam

SAU Fen BiJiroleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

T.Ceı

kaç 1 gö s t eıınekte

partisinin

İlaç üretimi yapan bir işletmede, her ürün için Sağlık

bölümünde hangi ürünün kaçıncı

Bakanlığı onaylı belirli bir imalat şekli ve hammadde

kullanılarak

kullanını miktarları vardır (bu nuktarlar bir şarj için

Haftalık üretim planı önceki haftanın Cuma günü t departmanlara

belirlenmiştir), bunlar fırına içinde "reçete" olarak ifade

edilir. Bir mamul üretilrnek istendiği zaman

üretiminden

gerekli

oluşturulur.

ve imalata geçilir. İlaç imalatı iki kısımdır; birincisi ilacın üretilmesi ikincisi ise ambalajlanmasıdır.

belirlenen en

kaynakların

iyi

izlenebilirliği

ise

kullanılan ambalaj

mamul

malzemeleriı

sağlanmaktadır.

Böylece

şartı

herhangi

malzemeler için kullanılan kontrol ve şaıj kolaylık sağlamaktadır.

dalgalanmaları

nedeni

ile

ili

a)rlı

üretim planları belirlenmektedir.

bir dönem için yapılır, daha sonra bu üretim planının ilk

Şekil 2. Üretim planı ekranı.

ayı bir haftalık üretim programı olarak detaylandırılır. Ana üretim planı dört aylık dönem için şu şekilde yapılmaktadır: 1 . Fabrikada üretilen ürünler için geçerli stok politikaları mevcuttur. Örneğin bazı mamullerden bir aylık satış plam kadar, bazı mamullerden bir buçuk aylık satış planım karşılayacak kadar, bazıları içinde iki aylık satış plamm karşılayacak kadar stok tutulmaktadır.

15000

soo o

lDOOD

uoo

15UO

5001

soooo

noo

Uto O

,001:

10100

not

uooo

no u

1200U

7Uto

19100

SIOto

2. Ana üretim planına esas teşkil edecek satış tahminleri

-lı..i9 �

dan

gelmektedir. Mamullerin

stok

düzeyleri

her

ayın

sonunda

raporlanmaktadır. Bu devir stok, stok politikası ve satış planları kullanılarak dönem sonun stokları tespit edilir.

4. Satış miktarlan belli, mamul stoklarınnz belli ve dönem sonu istediğimiz stok belli olunca üretim miktarı da belirlenmiş olmaktadır.

IV. 3 Proses kontrol

5. Üretilmesi istenen miktar işgücü, makine kapasiteleri

Kimyasal kontrol, fabrika işlemlerinde üç yerde yapılır ( 1 ) fabrikaya gelen hammadde analizi; (2) üretir

malzeme

ihtiyacı

dikkate

alınarak,

kısmı nı

girilen bilgileri kullanarak her mamul için d ört

sahip olan ilaç sektöründe üretim planları önce dört aylık

numaralı

üretim planı gerçekleştirilıniştir. Genel veriler

stok

zorunluluğunda bir imalat işletme yapısına

dört ayı kapsayacak şekilde Satış Depaıtrnamn'

Uygulama prograrnında dört aylık dönem için yapı];

Sabit parti büyüklüğü ile üretim yapan, mamul çeşitliliği bulundurma

nde

almaktae

geriye dönüş gerekınesi durumunda hem ürün hem

endüstrisindeki üretim planlama sürecini inceleyelim. talep

yer

zamanda herhangi bir ürünle ilgili döküma n tasyon

(optimal)

Genel üretim planlama sürecim tanımladıktan sonra ilaç

bilgileri

bilgiler ile ilaç üretiminin olmazsa olmaz

üretim

kullanurum tespit etmektir.

fazlalığı

miktarı ve kontrol nurnarası bilgileri yer almaktadır.

hedeflerine ulaşabilmek ya da mevcut satış imkanlarmdan için

ınamu Emirle

Emri"

Üretim

ambalajlanmasında

Pomad ve Flakon şeklinde gnıplanmaktadır.

faydalanabilmek

ve "Üret im

emirleri

Üretim

"Ambalaj

üretim şekillerine göre Tablet, Film Tablet, Süspansiyon,

amacı,

önce

gün

birkaç

duyurolur

miktarları, kontrol numarası

Uygulamayı gerçekleştirdiğimiz ilaç fiınıasında ürünler

planlamasının

olarak

yazılı

Farınasotik v e Amba . . . olmak üzere iki kısımdır. "Fannasotik Uretım Emrı r hammaddele sabit üretim miktarı için gerekli

hammaddeler belirlenen miktarlarda tartılarak hazırlan1r

Üretim

bilgilerini

üretileceği

parti

büyüklüklerinin katları olacak şekilde dönem dilimlerine dağıtılır.

esnasında reaksiyon ürünlerinin analizi, bir proses kontre olarak adlandınlır ve (3) fabrikayı terk eden bitirilnr

Bu işlemler sonucunda oluşturulan ana üretim planı bir

ürünün analizi. Kimyasal madde üreticisi, sadece san almış olduğu hammaddelerin karakterlerini bilmekl

mamulün üretim miktarlarım ve sonraki dört dönem

yetinmeyip;

sonunda oluşacak tahmini devir stoklarını gösteıınektedir.

hazırlamış

olduğu

ürünlerde,

yaban�

maddenin ya hiç bulunmaması veya çok az bulunmasır dikkat etmelidir.

Ana üretim plam oluşturulduktan sonra belirlenen üretim miktarları kullanılarak malzeme ihtiyaç plam oluşturulur. Ana üretim planında belirlenen üretim miktarları haftalar

Uygulama programının asıl yapısı proses kontrol üzeru

bazında detaylı olarak programlanır.

kurulmuştur. Burada yürütülen proses kontrol işiernk üretim esnasında gerçekleştirilen kontrol işlemleridir .

Üretimler haftalık olarak planlanır. Haftalık üretim plam, tüm depaıtınanları kapsar ve gün içinde departmarun ilgili

kapsamda yaşanacak olası sorunlar seçenekler halind

1 52

İlaç Endüstrisinde Uzman Sistemler ve Uygulamalari T.Canvar

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Derg1si 6.Cilt, l. Sayı (Mart 2002)

ıiG· ı\�

hı11anıcıya sunulmaktadır. Uygun durumların farklı ı� kombinasyonlarında sistem kullanıcıya farklı önerilerde � bulunmaktadır. .

KAYNAKLAR

:Ji

�

Şekil 3. Proses kontrol bölümünden örnek bir ekran.

� n

V.SONUÇ Bu çahşmada Uzman Sistemlere değinilmiş ve literatür

taranarak bu güncel yöntemin tıpta ve ilaç formülasyonlannda uygulama örneklerinden bir kaçma değinilmiştir. Literatürde rastlanan uygulamalardan farklı olarak uygulamamızda ilaç endüstrisinde proses kontrol ve üretim planlama konularında kullanılacak bir uzman sistem örneği ile bu konuya farklı bir yaklaşım getinnek amaçlandı. Çünkü ilaç proseslerinde bir çok faktör altında çeşitli varyasyonlarda karar verilmesi gerekliliği üretimi etlcileyen en önemli etmendir. Örneğin kullanılan aktif hammaddenin menşeinin değişmesi üretimin en başından en sonuna kadar bütün aşamalarını etkiler. Bu gibi durumlarla karşılaşan eleman için etkili öneri yapma yeteneğine sahip bir Uzman Sistem, bir el kitabı kadar vazgeçilmez ve verimliliği arttırıcı olacaktır. Bu nedenle bu çalışma sonucunda yapılan uygulamada� proses kontrol için ge1iştirilecek bir Uzman Sistem' in ne kadar kullanışlı olacağını ufak da olsa gösteıınek amacıyla proses kontrolü ağırlıklı olarak ele alınmıştır.

ı. SHREVE,R. Norris., Joseph A., BRlNK JR,Kimyasal Proses Endüstrisi 2, Çev., A.İhsan Çataltaş, Inkılap Yayınlan,İstanbul (ı985. 2. SHREVE,R. Norris., Joseph A., BRINK JR, Kimyasal Proses Endüstrisi ı, Çev., A.İhsan Çataltaş, Inkılap Yayınlan, İstanbul (ı0-35) ı988. 3. HEATON, Alan., An Introduction to Industrial Chemistry 3. Baskı. : Blackie Academic & Professional, London (7-18)1996. 4. TURB AN, Efraim ., Decision Support and Expert Systems. 3. Baskı.: Macınillan Publishing Company,New York(435-675)1995. 5. ALLAHVERDİ,Novruz, "Yapay Zeka Yöntemleri ve Uygulamaları",( 1Tarımda 8),http ://alaeddin.cc.secuk.edu.tr/--noval/TARIM-98 .htm. 6. BOIS, Ph. Du, J.P., BRANS, F., CANTRAINE, B. MARESCHAL, " MEDICIS: An Expert System for Computer-Aided Diagnosis Using the PROMETHEE Multicriteria Method", European Joumal of Operational Research ,Sayı:39,, (.284-292)ı989. 7. ALLAHVERDİ, Novruz, Süleyman, YALDIZ, ''Expert System Application in Medicine and Example of Design of a Pre-Diagnosis Expert System",( ı-9) http://alaeddin.cc.secuk. edu.tr/---noval/ESMD .htm. 8. SAUER, Jürgen, Raif, BRUNS, " Knowledge-Based Scheduling Systems in Industry and Medicine ", Intelligent Systems & Their Application, Ocak-Şubat, (.24-31) ı997. 9. ROWE, Raymond C., Ronald J., ROBERTS, " Artifıcial intelligence in Phannaceutical Product Foıınulation: knowledge-hased and expert systems", Pharmaceutical Science & Tecnology Today, Sayı: 1, Temmuz ( 153-159)1998. lO.YAGIMLI, Mustafa, Feyzi, AKAR, Delphi 5 Görsel Program Tasarımı. 1. Baskı : Beta Basım A.Ş., İstanbul2000. l l. KOBU, Bülent., Üretim Yönetimi 9.Baskı.: İstanbul Üniversitesi İşletme Fakültesi İşletme İktisadı Enstitüsü Araştırma ve Yardım Vakfı Yayın No:Ol, İstanbul (37) 1996.

153

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

İlaç Endüstrisinde Uzman Sistemler

154

Uygu1ar T.C

lla'. �n,

Kalsine Alun]t Üzetine Dyezol Boyalarm Adsorpsiyonu T.Birgül, M.Özacar, İ.A.Şengil

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 Ci lt, 1.Sayı (Mart 2002) SAU

KALSiNE ALUNİT ÜZERİNE DYEZOL BOYALARıN ADSORPSİYONU Turgay BİRGÜL, Mahmut ÖZACAR ve İ.Ayban ŞENGİL Özet-

Bu çalışmada Dyezol Mavi 222, Dyezol Kırmızı

195 ve Dyezol Sarı 145 boyalarının kalsine alunit ile

adsorpsiyonu incelenmiştir. Deneysel amaçlı olarak değiştirilen parametreler; kalsinasyon sıcaklığı, devir sayısı, tanecik boyutu, adsorban kütlesi, başlangıç boya

konsantrasyonu,

parametrelerden

elde

pH,

edilen

sıcaklıktır.

değerlerle

boyaların

maksimum adsorpsiyon miktarları ve optimum şartlar belirlenmeye

çalışılmıştır. Langmuir ve Freundlich

izotermleri için adsorpsiyon parametreleri belirlenmiş ve tartışılmıştır.

Atıahtar Kelimeler

Alunit, adsorpsiyon, dyezol boya,

tekstil atıksuyu, izoterm.

Abstract

Literatürde turba odun, talaş, diatomit, yanmış kil ve diğer düşük fiyatlı maddeler de potansiyel endüstrjyel adsorbanlar olarak araştırılmıştır. Ancak nispeten pahalı olmasına rağmen, aktif karbon en yaygın ve etkili adsorbandır (2-5]. Bu çalışmada, tekstil atıksulanndan dyezol boyaların giderilmesi için Kütahya-Şaphane' den ternin edilen alunitin adsorpsiyon üzerindeki etkisi; kalsinasyon sıcaklığı, devir sayısı, tanecik boyutu, adsorban kütlesi, başlangıç boya konsantrasyonu, pH, sıcaklık gibi parametreler değiştıriterek incelenmiş ve izoternı çalışmaları yapılarak Langmuir ve Freundlich izoterınleri için adsorpsiyon parametreleri tespit edilmiştir. II. MATERYAL VE METOT

In this work, features of the Dyezol Blue

222, Dyezol Red 195 and Dyezol Yellow 145 were calcinated alunite regarding to their

studied with

adsorption. Experimantly chanced parameters are; caldnation particule

temperature, size,

concentration, results

adsorbant

pH and

obtained

rotation

from

mass,

per

minute,

initial

dye

temperature. Thus by the this

parameters

maximum

adsorption of the dyes and theirs optimum conditions were

investigated.

Adsorption

parameters

for

Langmuir and Freundlich isotherms were determined and discussed.

Keywords:

Alunite,

adsorption,

Çalışmalarda kullamlan alunit cevheri, Dostel Aluminyum Sülfat A.Ş. nin Şaphane' deki fabrikasının stoklarından temin edilmiştir. Kırılıp, öğütüldükten sonra, ASTM standart elekleri kullanılarak elenmiş ve 30-90, 90-150, 150-315, 315-500 ve 500-710 f.lTil tane boyutlarında farklı fraksiyonlar elde edilmiştir. Alunit cevherinin analizi kimyasal yöntemle yapılmış ve bileşimi Tablo 1 de verilmiştir. Alunit cevheri değişik sıcaklıklarda kalsine edilerek, bileşiminde farklı yapılarda bulunan alumina aktif hale getirilmiştir. Tablo 1. Alunit cevherinin kimyasal bileşimi (%) [6]

dyezol dye, textile

wastewater, isotherm. I.

•

GIRIŞ

Çevre kirleurnesi dünyamızda giderek önem kazanan bir konudur. Tekstil atık sulannın çevreye verdiği zarar yüksek oranda renk ve organik madde içerdiklerinden ayrı bir yere sahiptir. Bu atık suların temizlenmesinde aktif çamur prosesi, aktif karbon adsorpsiyonu ve kimyasal koagülasyon gibi birden fazla işlemin bir arada kullanılması gerekmektedir [1].

SiOı

so3

KıO

Feı03

CaO-M_g_O

HıO

22.98

44.56

18.03

4.66

0.61

0.16

9.00

Çalışmada Dyezol Mavi 222 (DM 222), Dyezol Sarı 195 (DS 195) ve Dyezol Kırmızı 145 (DK 145) boyalan kullanılmıştır. Boyalar ticari saflıkta olup ayrıca bir safiaştırma yapılmadan kullanılımştır. Boya çözeltileri 1 00 mg/L konsantrasyonlarında bu üç boyanın destile suda çözülmesiyle hazırlanmıştır. Adsorpsiyon deneyleri, 100 mL boya çözeltisine 1 g adsorban ilavesi yapılarak, 25O mL lik beherlerde mekanik karıştırıcı ile yapılmıştır. Adsorpsiyon deneylerinin sonunda renk ölçümleri

Birgül Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstititüsü, Kimya Anabilim Dalı Sakarya- Türkiye. M. Özacar, İ.A.Şengil Sakarya Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi) Kimya Bölümü 541 00 Sakarya- Türkiye. mozacar@hotmail.com ayhansengi1@hotmail.com

yapılmadan önce boya çözeltileri 1.25 Jlm cam fiber fıltrelerden filtre edilerek adsorbanlardan ayrılmıştır.

155 ·-----

Ah03

Kalsine Alunit Üzerine Dyezol Boya]ann Adsorpsı� T.B irg ül, M.Özacar, i.A.Ş< .

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sayı (Mart 2002)

Bütün renk ölçümleri absorbans modunda ve görünür

100

bölgede işletilen bir UV spektrofotometre ile yapılmıştır.

Ölçümler, her boya için maksimum absorbansın olduğu,

DM 222 için 6 13 nm, DK 195 için 541 için 419 nın, dalga boylarında yapılmıştır.

DS 145

M -Öl> s

III. DENEY SONUÇLARI VE DE GERLENDİRME

ın. ı. Kalsinasyon Sıcaklığının Etkisi

kullamlmış olup, adsorpsiyon çalışmalarında elde edilen

50+---�--�----T---,--,

1 incelendiğinde , üç

873 K de kalsine edilen alunit tarafından adsorplandığı görülmektedir. Alunit 873 K de

boyanın da en iyi,

200

400

300

500

Şekil 2. K.anştırma hızının dyezol boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: 1 g/1 00 ml Kar. süresi: 150 dak., pH: 8, Kons.: 100 mg/L)

[ 6]. Alunitle birlikte safsızlık

olarak bulunan Si02 ve aktif hale dönüşen Alı03 iyi bir adsorban özellik kazanmaktadır

ı 00

Karıştırma Hızı (dev./dak)

kalsine edildiğinde, yapısında Al(OH)3 forınunda bulunan Al, Alı03 ya dönüşmektedir

-- D K 195 & DS 145

Her üç boya için, farklı sıcaklıklarda kalsine edilen alunit sonuçlar Şekill de verilmiştir. Şekil

-e- DM222

[7-9]. Şekil 1 den de

görüldüğü gibi dyezol boyalar kalsine alunit tarafından

III. 3. Tanecik Boyutunun Etkisi

etkili bir şekilde adsorplanmıştır.

Elek analizi yapılarak elde edilen, farklı fraksiyonları

ll o

ki alunitler, adsorpsiyon çalışmalarında kullanılrmş

tanecik boyutunun dyezol boyaların adsorpsiyonuna etl

100

Şekil

3 de verilmiştir.

90 'bO

-80 b.() s c-} 70

100

...._..,

DS 145

-- D�1222

DK 195

40 �--�----�--� 673

773

873

973

ı 073

DM 222 • DK 195 -- Ds 145

ı 173 50

Kalsin asyon Sıcaklığı (K)

o 0'\ ı o

Şekil I. Kalsinasyon sıcaklığının dyezol boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kal s. süresi: 60 dak., doz: 1 g/1 00 mL, Kar. süresi: 150 dak., pH: 8, Kons.: 100 mg/L)

o V)

�

rr)

�

o V)

(V)

�

o o tr) ı V)

c -

f' c

_..

�

Tanecik Boyutu (J..Lm)

III. 2 Karıştırma Hızının . Etkisi Kanştırma hızının da, dyezol boyaların alunit ile

Şekil 3. Tanecik boyutunun dyezol boya1ann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: lg/100 ml Kar. süresi: I 50 dak., pH: 8, Kons.: 100 mg/L)

Şekil2 de gösterilmiştir.Şekil2 de görüldüğü gibi en iyi

Şekil

adsorpsiyonuna etkisi araştırılmış ve elde edilen sonuçlar

sonuçlar 400 dev./dak. kanştırma hızında elde edilmiş ve

bundan sonraki çalışmalarda kullamlmıştır.

3 incelendiğinde ı 5 0-3 15 Jlm den daha bü:'"

boyuttaki tanecilderin adsorpsiyon kapasitelerinin düş

400 dev./dak.kanştırma hızı

olduğu

görülmektedir.

yüksek

adsorpsi.

90- ı 50 J.ım boyutundaki alunit tanecilit gösterınektedir. 90 J.ım den daha küçük boyutlar&

kapasitesini ise tanecikler

kullamldığında

ise

adsorpsiyon

ort

�

yeterince dağılamayıp çamurumsu bir yapı oluşturdu:

için

toplam

yüzey

alam

kapasitesi yine düşmektedir.

156

azaldığından

adsorpsr

150-315 J..tm den daha bı:

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Kalsine Alunit Üzerine Dyezol Boyalann Adsorpsiyonu T.Birgül, M.Özacar, İ.A.Şengil

tanecik boyutu büyüdükçe yüzey alanının azalması nedeniyle adsorpsiyon kapasitesinin düşmesi zaten beklenen bir sonuçtur [ 1 OJ.

taneciklerde

iyi olması beklenen bir sonuç olup, literatürde daha önce yapılan çalışmalarda da bu durum belirtilmiştir. 300

III.4. Adsorban Kütlesinin Etkisi

250

Bu çalışmada,

adsorban kütlesinin dyezol boyaların adsorpsiyonuna etkisi incelenmiş ve elde edilen sonuçlar Şekil 4 de verilmiştir. Şekil 4 den görüldüğü gibı 1 g dan sonraki kütle artışının adsorpsiyon üzerine önemli bir etkisi olmamıştır. ı g adsorban yeterli boya giderimi sa ğl ad ığından ı g dan daha fazla adsorban kullanımı gereksiz olacaktır. ı g dan az adsorban kullanıldığında ise adsorpsiyon kapasitesinin düştüğü gözlenmiştir.

200

100

• DK 195

--DS145

100

o �--�----�--�

,....._

150

200

250

300

Şekil 5. Boya konsantrasyonunun dyezol boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: 1g/100 mL, Kar. süresi: 150 dak., pH: 8)

70 ön bl)

ı 00

Boya Konsantrasyonu (mg/L)

'-"

DM222

•

DM222

•

DK 195

100

--DS 145

30�----�----��o

0.5

1.5

2.5

Adsorban Kütlesi (g) Şekil4. Adsorban kütlesinin dyezol boyalann alunit üzerine

adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: 1g/100 mL, Kar. süresi: 150 dak., pH: 8, Kons.: 1 00 mg/L)

• DK 195

lll.S. Boya Konsantrasyonunun Etkisi

DM222

--ns 145

boya konsantrasyonlanyla yapılan adsorpsiyon ;alışmalarında elde edilen sonuçlar Şekil 5 de verilmiştir. 3ütün konsantrasyonlar için 1 g adsorban kullanılmıştır. �ekil 5 de görüldüğü üzere boya konsantrasyonunun trtması ile birlikte adsorpsiyon verimi de aıtınaktadır. Bu la adsorbanın kapasitesinin yüksek olduğunu �österm ektedir. çalışmaları Farklı konsantrasyon inemlid ir zira verilen adsorban kütlesinin belirli bir dsorplama kapasitesi olup belirli miktarlarda boya dsorplayabilir [ı O].

�arklı

20 -1----....-..---r--�---.--•

pH Şekil 6. pH nın dyezol boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: l g/100 mL, Kar. süresi: 150 dak., pH: 8, Kons.: 100 mg/L)

II.6. pH

nın

ın. 7. Sıcaklığın Etkisi

Dyezol boyaların adsorpsiyonu üzerine sıcaklığın etkisinin araştırıldığı bu çalışmada elde edilen sonuçlar Şekil 7 de sunulmuştur. Şekilde de görüldüğü gibi sıcaklık artışıyla birlikte adsorpsiyon veriıni azalmaktadır. Bu da dyezol hayalann alunit üzerine adsorpsiyonunun ekzotermik olduğunu ve bu sebepten dolayı sıcaklık artışıyla adsorpsiyonun azaldığını gösteıınektedir.

Etkisi

çalışmada pH ın adsorpsiyon üzerine etkisi inceleıınllş lup, sonuçlar Şekil 6 da verilmiştir. Şekil 6 dan da örülebileceği gibi en iyi sonuçlar pH 4-8 aralığında elde dilmiştir. pH 8 den somaki çalışmalarda yapılan alışmalarda adsorpsiyon miktannın azaldığı görülmüştür. lsidik boyaların adsorpsiyonlarının asidik pH larda daha

157 .._ _

Kalsine Alunit Üzerine Dyezol Boyaların Adsorpsiyon T.Birgül, M .Özacar, İ.A.Şengı

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, 1.Sa]'1 (Mart 2002)

100

izoteııni eşitlik

Ol)

ı �

izoteııni

Langmuir

=-+

logqe

�

cr-

•

DM222

•

DK 195

( 1)

Freundlid

linee r

(2) de gösterilmiştir.

bQ ce

ÔD �

eşitlik

1ogKF

-logCe n

Burada qe: adsorbarun birim ağırlığı başına adsorplaru:

-ll- DS 145

boyanın

miktarı,

nıg/g;

Ce:

adsorpsiyonda

dengey

ulaşıldığında çözeltide kalan boyanın konsantrasyon�

mg/L; Q: yüzeyde oluşan tek tabaka tamamlandığmc. adsorbanın birim ağırlığında adsorplanan boyanın mikta:

353

333

3 13

293

273

Sıcaklık (K)

mg/g; b: enerjiyle ilişkili bir sabit veya net entalpi; KF'

Şekil 7. Sıcakhğmın dyezol boyalann alunit üzerine adsorpsiyonuna etkisi (Kals. süresi: 60 dak., doz: l g/100 mL, Kar. süresi: 150 dak., pH: 8, Kons.: 100 mg/L)

n Freundlich sabitleridir.

111.8. Adsorpsiyon Izotermleri

izotermleri Şekil

Dyezol boyaların alunit ile adsorpsiyonuna ait verilee lineer Langmuir izoternıleri Şekil

•

1O da verilmiştir .

9 ve lineer Freundlr

B ir adsorpsiyon sistemi dengede iken, boyanın adsorban ve çözelti arasındaki dağılınu,

boya için adsorbanın

0.03 -

adsorpsiyon izotermleri alunit-dyezol boya sistemleri için

0.02-

kapasitesini

belirlemede

belirlenmiş

Şekil

önemlidir

[3]. Bu nedenle

verilmiştir.

Şekil

�

incelendiğinde; izotermler düşük Ce ve qe değerleri için

-...... ....-c

düzenli bir artma gösterirken, yüksek değerlerde ise bir

düzlüğe ulaşma eğilimi vardır ki, bu da adsorbanın artık

0.02 +

0.01 -

-ll- DK r

0.01 -

doyduğunu göstermektedir.

0.00 250-

DM2.

* DS ll

..,.-----or----...---.

0.0

0. 1

0.2

0.3

1/Ce

200-

Şekil 9. Alunit Uzerine dyezol hayalann adsorpsiyonu için lineer Langmuir izotennleti

150e

100-

DM222

Adsorbanlar üzerine boyaların adsorpsiyonu için lin

izoteıın modellerinin sabitleri Tablo

-ll- DK 195

50-

2 de verilmiştir.

Tablo 2 Langmuir ve Freundlich izotenn sabitleri

145

�------�--�

Boya DM222 DK 195 DS 145

Tablo

Şekil 8. Alunit üzerine dyezol boyaJann adsorpsiyon izoterrnleri (doz: l g/100 mL, Kar. süresi: 150 dak.,)

Izoterm •

verilerinin

analizi,

sonuçları

doğru

gösteren bir eşitlik geliştiıınek için önemlidir

çalışmada

Langmuir

Freundlich

Lan�;rrıuir sabitleri b � Q 303.95 0.0542 0.997

25.82

o. 9'ii

264.55 392.05

1.768

18.42 24.16

1.678

0.99�

0.0425 0.0333

0.991 0.990

Freundlich sabitleri

ı .707

,.ı

0.95-

2 deki lineer izoteım sabitleri incelendiğİn

adsorpsiyon prosesinin her iki adsorpsiyon modeline

uyduğu, ancak Langmuir izotermine daha fazla uygun

şekilde

gösterdiği görülmektedir.

[3]. Bu

izoterrnlerinin

deneysel verilere uygulanabilirliği araştırılınıştır. Lineer

158

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6 Cılt, l.Sayı (Mart 2002)

Kalsine Alunit Üzerine Dyezol Boyalann Adsorpsiyonu T.Birgill, M.Özacar, İ.A.Şengil

[2] Potts, V.J.P., McKay, G. and Healy, J.J., "The

2.4-

Removal of Acid Dye from Effluent Using Natural Adsorbents-Peat and Woods", Wat. Res.,

2.2 -

1976.

crOl) o

2.0

[3] McKay, G., Blair, H.S., Otterburn, M.S. and Aga,

1.8 -

•

DM222

J.A., ''Earth and Fired Clay as Adsorbents for Dyestuff

DK ı 95

1985.

Adsorption", Water, Air, and Soil Pollution, 24,

DS 145

0.6

ı .O

1.4

ı .s

Geundi, M.S., "Equilibrium studies on Adsorption o f

2.2

Basic Dyes on Hardwood", J. Chem., Tech. Biotechnol.,

35A, 21-27, 1985.

log Cc

Şekil lO. Alunit üzerine dyezol boyalann adsorpsiyonu için lineer

[5] Asfour, H.M., Nasser,M.M., Fadali, O.A. and El

Freundlich izotermleri

Geundi, M.S., ''Colour Removal from Textile Effluents Using Hardwood Sawdust

IV. SONUÇ

Tech. Biotechnol.,

Dyezol boyalan adsorbe etmek için kullamlacak olan alunitin

873

K de kalsine edilmesinin yeterli olabileceği

bulumnuştur. Karıştırma hızının fazla etkisi olmamakla

bırlikte yüksek devirlerde verimde biraz artmanın olduğu

gözlemlenmiştir. Adsorban kütlesi için

ı g dan fazlasına

gerek olmadığı sonucuna varılmıştır. Dyezol boyalarda asidik pH larda çalışmanın verimi arttırdığı görülmüştür.

Sıcaklığın sıcaklığında

artmasıyla

adsorpsiyonun

çalışmanın

yeterli

azaldığı,

olacağı

oda

kanaatine

varılmışhr. Başlangıç boya konsantrasyonunun artışıyla, adsorban kütlesi sabit olmasına rağmen adsorplanan boya

miktannda

lineer

adsorbanın

bir

307-322,

[4] Asfoın, H.M., Fadali, O.A., Masser, M. and El

1.6 .,----T--�-----....--. 0.2

10, 1061-1067,

artış

kapasitesinin

görülmüştür. yüksek

durum

olduğunu

göstermektedir. Alunitin uygun işlemlerden sonra, dyezol boyaları etkili şekilde giderdiği görülmüştür. Her üç boya için alunit 150

Adsorbent", J. Chem.,

35A, 28-35, 1985.

[6] Özacar, M. and Şengil, İ.A., "Optimum Conditions for Leaching Calcined Alunite üre in Strong NaOH", Can. Metal. Quarterly,

38(4) 249-255, 1999.

[7] Şengil, İ.A., Teker M. and Özacar, M., ''The Investigation of Adsorbent Specifications of Alunite-ZnO

th Mixtures", 35 IUPAC CongTess, İstanbul-Turkiye, pp. 1387,14-19 August ı995.

[8] Özacar, M., Teker, M. ve Ş engil, İ.A., '' Alunit-ZnO

Kanşımlarının Kükürt Dioksit Gazı için Adsorban Olarak Kullanılması",

1O. Uluslar arası Metaluıji ve Malzeme

Kongresi Bildiriler Kitabı, Metalurji Mühendisleri Odası . Istanbul, s. 439-446, 24-28 Mayıs 2000.

[9] Özacar, M., Şengil, İ.A. ve Teker, �vi., ' Alunit-Znü '

Kanşımları Üzerine Sulu Çözeltilerden Asidik Boyaların Adsorpsiyonu", SAÜ Fen Bilimleri Enstitü Dergisi,

dakika gibi bir sürede yeterli gideııne sağlamıştır. Sonuç

5(1),

63-68, 2001.

olarak dyezo1 boyaların giderilmesi için alunit adsorban olarak kullanılabilir.

[10] McKay, G., El-Geundi, M. And Nassar, M.M. ''Extemal

KAYNAKLAR

Transport

Processes

During

the

Adsorption of Dyes onto Bagasse Pith", Wat. Res.,

22(12), 1527-1533, 1988.

[ 1] Lin, S.H., '' Adsorption of Disperse D ye by Powdered Activated Carbon", J. Chem. Tech. Biotechnol., 57, 387391, 1993.

159 --�-----

Mass

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

6.Cilt,

Bitkisel Yağ Hidrojenasyon Katalizörü Atıklannın Emaye

l.Sayı (Mart 2002)

Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması Y.Öz, İ.A.Şengil

•

BİTKİSEL YAG HiDROJENASYON KATALİZÖRÜ ATIKLARININ EMAYE ÜRETİMİNDE KULLANILABİLİRLiGİNİN ARAŞTIRILMASI Yasemin ÖZ, İ. Ayhan ŞENGİL

Özet- Bugüne kadar yağ sertleştirilmesinde en yaygın

ı. GİRİŞ

katalizörler nikel katalizörler olmuştur. Kullanılmış nikel katalizör atığının bir takım kimyasal işlemlerden sonra emaye üretiminde kullanılan fritlerde kullanılabilirliği araştırılınaya çalışılmıştır. Bu şekilde nikelin mümkün olduğu kadar geri kazanılması ile ekonomik açıdan yarar sağlanması ve atıkların çevreyi kirletmemesi amaçlanmıştır. Kimyasal analiz verilerinden atığın nikelce zengin olduğu ayrıca kızelgur ( diatoınit), ağartma toprağı, yağ ve bir takım safsızlıklar içerdiği atığın kimyasal analiz tesbit edilmiştir. Bu verilerinden faydalanılarak firitleştirilmiş bir emaye bileşimi hazırlayıp çelik saca uygulandığında, atığın bir takım kimyasal işlemlerden sonra kullanıldığında emaye tabakası üzerinde oluşabilecek etkileri incel en meye çalıştimıştır.

kullanılan

Anahtar

Kelimeler

RAL 529'a göre emayenin tanımı şöyle: "Ergimeler veya cam hatmanları (frit) vasıtasıyla meydana getirilen, özellikle cama benzeyen, katılaşan anorganik bir kütle olan, bir veya birkaç tabaka olarak metalik iş parçası üstüne ergitilerek kaplanabilen o ksidik terkiptir"

[ 1].

Lak ve plastik maddeye nispetle emaye, metallerin yüzey korumasında gerçek bir anlam kazannııştır. Buna rağmen birçok yüzey korumasında metotlarından emayelemenin iddialı imalatta kalite uygunluğu açısından en ön sırada yer aldığı unutulamaz

[ 1].

Emaye, organik yüzey kaplamaların da özelliği olan sertlik, sıcaklığa dayanma, kimyasal dayanıklılık gibi özellikleri taşır

[1].

Emayelemenin üstünlüğü sıcaklığa dayamm, aşınınaya

Nikel katalizör atığı, frit, saç,

dayamm,

emaye

sertlik hatta kimyasal

dayanımda

kendini

gösterir. Şekil veııneye bağlılık yüzünden belli tehditler

Abstract

kullarnma tesir eder. O halde emayenin tamamıyla film

Nickel catalysts are the most commonly used catalysts that harden oil up to now. After some chemical processes, it is tried to research into the usability of the wastes of used nickel catalyst that can be applied on fri ts used in procuding nickel. The main goal of this is to recycle nickel as much as possible and provide some profits from economic \v iew p oi nt and also this doesn 't Jet the wastes contaminate the envorionment. The data of chemical analysis shows that the wastes are rich in nickel. In addition Th ey are realized to have diatomit, oil and some impurites. Preparing fritted enamel comound under the light of the data chemical analysis, it vas applied on steel sheet and the waste being used after some chemical processes, it's effects on enamel sheet lvere researched. -

Keywords

teşkil eden anorganik plastik madde olduğu söylenebilir. Duruma göre kullanım maksadına en iyi uyan plastik maddenin

tercih

edilmesiyle

metal

kaplamalara nispetle eheınmiyeti azalır

üstüne

organik

[1].

Co, Ni, Mo oksitleri gibi bileşikler astar emaye ile saç arasında istenilen kalitede bir yapışma sağlarlar. Emaye fritindeki gerekli oksitler ve miktarları; ve Ni oksitleri, %3.0 Mo03'dür

(0.5-1.0) %

[2].

Hidrojenasyon işleminde kullanılan katalizörlerin büyük bir kısmı metal ve metal oksitlerden meydana gelen katı maddelerdir. Bunlardan nikel katalizörler nikel oksit, nikel hidroksit, nikel karbonat, nikel formiyat ve Ni- Al alaşımının nikele indirgenmesiyle hazırlanırlar. Bu tip katalizörlerde nikel miktan yaklaşık %20 kadardır .

a waste of a nickel. catalyst, frit, sheet,

Kullamlmış

enamel.

nikel

katalizörün

ana

komponenti

olan

çözünmeyen yağ ve asitler en fazla % 94 civarına çıkmaktadıi. Metalik nikel miktarı ise % 4-18 oranları arasında değişir. Atık katalizör içindeld silis, demir ve alüminyum gibi metalik safsızlıklar, fosfor

Sakarya Ün1versitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü 54 ı 00 Sakarya Türki ye. (e-mail: yaseminoz200 1@hotmai) .com,

gibi katalizör

zehirleri

uzaklaştırılır.

Ancak,

kükürt nikelli

atıklann biriktirilmesinin yarattığı çevres eI tehlike ve

ayhansengil@hotmail.com)

önemli miktardaki nikel kaybı ciddi sorunlar doğurur

165

[3].

aparatında

Literatürde nikelin kullanılmış katalizörden ayrılması için organik

kaynatıldı.

asitler kullamlrmştır.

anorganik

belirli

Kullanılan organik asitler foıınik asit ve asetik asit,

süre

gerı

soğutucu 4

miktarı

yağ

bulunan

İçinde

kullanılan anorganik asitler hidroklorik asit, nitrik asit ve

bir

•

altın·

ekstrakte

edilen ni� katalizör atığı içerisinde o/oNi miktan hesa planan mevcut astar frit reçetesinde denendi Karşılaştırm:t

sülfürik asittir. Bunlar ekonomik ve endüstriyel açıdan

fazla çekici prosesler değildir. Organik asitlerle Dikelin

olarak sonuçlar incelendi.

geri kazarununda elde edilen sonuçlar optimal değildir.

Aşın korozyon, safsızlıklar ve kullarnın problemleri sebebiyle anorganik asitlerin derişik çözeltileri yerine ,

Mevcut

karışunları kullanılarak kısa süreli bir liçing işlemi ile

araştırma laboratuarında bulunan döner fırında

seyreltik

anorganik

asit

çözeltileri

hammaddeler

asiderin

yağ

yağların en

sertleştirilmesinde

olarak

Gur-nikel

katalizör

alevi

ile)

Gizem

yaygın

atığının

bir

olarak

takım

fritlerde kullanılabilirliği araştırılınaya çalışılmıştır. Bu

Boraks

ile

Kuarts

şekilde nikelin mümkün olduğu kadar geri kazarnlması yarar

(LP�

l l 00

0 .150 0.150 7

açıdan

Frit A'

Elde edilen fritten ı 00 gr tartılmış ve değirmen ilave.

kullamlan

kimyasal işlemlerden soma emaye üretiminde kullanılan

ekonomik

tartı�

edilmiştir.

hidrojenasyonu

katalizörler nikel katalizörler olmuştur. Bu çalışmada

kullanılmış

karıştırılarak

göre

ergiyik kararlı hale geldiğinde soğuk su içerisine a� ağır dökülerek küçük cam sırçalan halinde frit el&

katalizörün var olduğu bir ortamda gerçekleşir. Bugüne kadar

reçetesine

hidrojenasyon işlemi yaygın Bitkisel

frit

°C'de ergitilmiştt Ergimenin kontrolü ip çekme denemesi ile sağlannıı�

geri kazanılması an1açlanmıştır[3].

uygulanmaktadır.

astar

iyice

bekinin oksijen

katalizörden mümkün olduğunca fazla miktarda nikelin

Yağ sanayiinde

yumuşak

sağlanması

çevreyi kirletmemesi amaçlanmıştır.

atıkların

Sodyum Nitrit Kil

50 gr katılarak

II. MATERYAL VE METOD

elde

edilen

karışın1

bilyalı

değirmen�

öğütülmüştür (6 dakika). Elde edilen emaye daldırım

yöntemiyle banyo yapılmış çelik saca homojen kabnlıku

11.1. Materyal Temini ve Çalışmalar İçin Hazırlanması

sonra

800 °C' de 4 dakika kül fırınında pişirilmiştir.

Nikel katalizör atığı mikserde öğütilierek inceltilmiştir.

Elde

edilen emaye

Etüvde

çek.ilmiştir. (120-150 mikron).

110 °C'de 2 saat kururulduğunda nem oranının

yüzey

iyi

gerçekleşmiştir.

•

Nikel katalizör atığı belli bir süre mileserde öğütülerek

katalizör atığı içindeki yağ ekstraksiyon ile ayrıldıktan

yapışma

hemen

katalizör

kullamlarak

Nikel katalizör atığının kimyasal analizi atığı temin

Feldspat

Kalsiyum Florür

KN03

Nikel Oksit

NiO

Mangan Dioksit

11.3. Gur Nikel Katalizör Atığı Kullanılarak Frit ve Emaye Uretimi

Mn02

Kobalt Oksit

••

CoO

(II) Oksit Demir (III) Oksit Bakır

Denemeler için kullanılan nikel katalizör atığı l l O °C'de

15.844

CaF2

Potasyum Nitrat

Japonya'da bir fiıınaya kimyasal analizi yaptınlmıştır.

Na2C03

K20.A1203.6Si02

Soda (Sodyum Karbonat)

gönderilerek

Si02

33.023 18.730

Na2B4075H20

Kuarts

ettiğimiz fiıına tarafından bize gönderilmiştir. Ayrıca

CuO

Fe203

DAP (Diamonyum Fosfat) (NH4)2HP04

2saat kurotulup homojen bir şekilde öğütüldükten sonra

kullanıldı. Yağın ekstraksiyonu için yoğunluğu O. 7 8 3 g/cm olan %99.5 saflıkta isopropil alkol (2 propanol)

Baryum Karbonat ti=m=o� n�T� r�io A�n� � ks �� ı· t

82.8 °C olan isopropil alkol (2 propanol) ile sokslet

Deneme hannam oluşturulurken

kullanıldı. Nikel katalizör atığı kaynama noktası

atığı

aynı şekilde

BiLEŞİK Borakspentahidrat

nunıune

hemen

Sonuçta

11.2. Gur- Nikel Katalizör Atığının Kimyasal Analizi

tarafından

yapışmas

Tablo. I. Yumuşak astar emaye fritinin mevcut reçetesi

soma frit denemesi yapıldığında olumlu sonuç alınmıştır.

A.Ş.

yüzeyi ve yapışması iyi astar emaye elde edilmiştir.

çalışmalarda kullanıma hazır hale getirilmiştir. Nikel

Frit

plakalann yüzeyi

karşılaştııınalı olarak gözlenmiştir Her iki denemede de

%0.5 olduğu besaplanrruştır.

Gizem

Etüvde kurotulduktan

S� b203 �

______

8 ı .8 -

BaC03

13.006

12.175 0.934 0.517 0.617 0.146 0.249 0.415 1.234 2.81 O 30 �0�.� �0�-

________

mevcut hannandaki

NiO oranı baz alınmış nikel katalizör atığından gelen

166

�iO miktarı, mevcut harınandaki miktarı karşılayacak

)randa yağdan ayrılmış nikel katalizör atığı miktarı 1esplanmış ve o/o 1.146 olarak bulunmuştur. III. D ENEY SONUÇLARI VE D EGERLENDİRME lll.l. Kimyasal Analiz Sonuçları

Ni Katalizör Atığının Analiz Sonuçları [4] .,

Ni: 19,5 o/o

� .. . : .

.· ; ; , -

. ..

Nem+yağ: 45.2 o/o Si02: 2 °/o Al, Ca, Fe, Na : 1- 2 % P:0.15 % .

MAR SA' dan istemiş olduğumuz analizler daha önce iki farklı metod ile yapılmış, sonuçları aşağıda verilmiştir.

-·�.

. • ,·

Hidrojenasyon prosesi aşamasında kullanılan, Nikel katalizörü atıklarından yapılan analizler sonucunda Pye Unicam firmasından alınan analiz metodu (Spektrofotometrik Metod) ve Engelhard firmasından alınan analiz metodu (Titrimetric Metod) kullamlarak iki çalışma yapılmıştır. Analiz metodu (Titrimetrik Metod) kullanılarak iki çalışma yapılmıştır. Analiz sonucunda bulunan değerler aşağıda sunulmuştur. Spektrofotometrik Metod 1. Numune 2. Numune 3. Numune

1 2 .9 8 % 15.1 7 % 16.75 %

ŞekiL I. Mevcut frit reçetesi ile elde edilen emaye resimleri

Titrimetrik Metod 1 7 .80 % 1 8 .91 % 19.96%

111.2. Emaye Ü retim Sonuçları Nikel katalizör atığı yağdan ayrılarak frit reçetesine göre

katıldığında elde edilen frit kullamlarak emaye üretim çalışmaları uygulanmış ve sonuçta . emayelenmiş malzemenin fırında pişirilmesinden sonra yüzey ve yapışması iyi olan yumuşak astar emaye elde edilmiştir.

Şekil

Ya�dan aynlmış nikel katalizör at1ğı kullanılarak elde edilen emaye resimleri.

167

Emayenin insan hayatındaki kullanım alanının genişliğ� tecrübeli elemanlann yaronda çok dikkatli bir çalışma)ı zorunlu kılmaktadır. Bir tür kompozit malzeme olan emayelerin, istenen özellikte üretimi için bu üretim dalında çalışan teknik elemanların: Emayelenecek malzemelerin özellikleri, Emaye hammadesi fritin özellikleri, Metal yüzeyine bağlanmanın en iyi nasıl olacağı, Kalite

ile

maliyet

arasındaki

dengenin

iyi

bulunmasını, Emaye pişme sıcaklığı ve zamanın optimizasyonu, Katkı

maddeleri

miktarlarını

bunlarla

ilgili

ayrıntıları çok iyi bilmesi gerekir. Emaye endüstrisi üzerine yapılan çalışmalarda Sanayii· Üniversite emaye

işbirliğinin

endüstrisinin

gelişmesinin teknolojik

yaygınlaşmasının

gelişmesine

katkıda

bulunacağı bir gerçek olarak gözlenmektedir. Sonuç olarak söz konusu atığın miktarı ve atıktaki % "i ...

miktarı göz önüne alınırsa bu konu üzerinde daha ilen

Şekil .3 Mevcut frit reçetesi ile elde edilen emayenin yapışnıası

safhalarda araştırma yapılması gereği ortaya çıkmaktarlu

[4]. KAYNAKLAR [1]

KYRİ, H., "Handbuch Für Bayer Email",Band

[2]

TÜLİN, S., "Etibank Kırka Boraks işletınesi

1, Bayer Rıckn1ann GmbH, Köln, 1974. Emaye

Atıklarının Kullanılabilirliğinin

Üretiminde

Araştırılması",

Yükse·�

Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1998. [3]

GÜÇLÜ,

K.,

SANIGÖK

Ü.,

"Bitkisel

Yağ

Hidrogenasyonunda Kullanılan Nikel Katalizör Atıklanndan Nikelin Geri Kazanımı",

Yıldız

Teknik Üniversitesi Dergisi (YTÜD), Sayı 2

1999. [4]

ÖZ,

Y. "Bitkisel Yağ Hidrojenasyon Katalizörü

Atıklarının Kullamlabilirliğinin

Emaye

Üretiminde

Araştırılması",

Yüksek

Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen B ilimieri Enstitüsü, 2001. Şekil .4. Yağdan aynJnuş nikel katalizör atığı kullanılarak elde edilen emayenın yapışması .

IV.SONUÇ Yapılan çalışma , Margarin fırınasında kullanılan nikel katalizör

atıklarımn

emaye

friti

yapımında

kullanılabileceğini gösteııniştir. Bu çalışma işletmede çevreye

zarar

veınıeden

hertaraf

edilmesi

gereken

atıkların böyle bir kullamm alanı çıkardığından yararlı olmuştur. Frit üretiminde hammaddeyi (NiO) daha ucuza temin etme olanağı da sağlayabilir

168

SAU Fen Bilimieti Enstitüsü De rgi si 6.Cllt, l .Sayı (Mart 2002)

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulaması Y.Bayam, M.S.Aksoy

TÜRKİYE'DE UZAKTAN EGiTiM ve SAKARYA ÜNİVERSİTESİ UYGULAMASI

Yavuz BAYAM, M.Sabih AKSOY

Özet internetİn ve intranetin son yıllardaki büyük gelişimi ve hayatın her alanına girmesi ile birlikte ekonomi başta olmak üzere bir çok iş yapma yöntemi değişime uğramış, teknoloji insanlara hayal bile etmedikleri yeni servis, hizmet ve fırsatlar sunmaya başlamıştır. İnternetin büyük avantaj sağlayarak girdiği alanlardan biri de Uzaktan Eğitim ya da E Learning'dir. Uzaktan Eğitimin amacı; klasik yüzyüze eğitimin yerine öğrenci-öğretmen etkileşiminin sağlandığı ortak platform bir oluşturmaktır. Bugünkü bilgisayar teknolojileri bu tip paylaşımcı eğitim sayesinde bilgilerin kolay,ucuz ve hızlı transferine imkan sağlıyor. Bu çalışma Türkiye ve Sakarya Üniversitesi'ndeki Uzaktan Eğitim Çalışmalarını özetliyor.

I.GİRİŞ

Anahtar Kelimeler Uzaktan Teknolojileri,Açık Oğretim.

Interınetin ve intranetin son yıllardaki büyük gelişimi ve hayatın her alanına giınıesi ile birlikte ekonomi başta olmak üzere bir çok iş yapına yöntemi değişime uğramış, teknoloji insanlara hayal bile etmedikleri yeni servis, hizmet ve fırsatlar sunmaya başlamıştır. Yeni dünyada internetİn girdiği alanlardan biri de eğitimdir. İnternet ile birlikte eğitim artık uzaktan eğitim ya da e-leaming ya da elektronik eğitim olarak anılmaya başlanmıştır. Asıl yapılan internet ve intranetin gücü ile eğitimin klasik öğretmen, öğrenci ve sımf ortamından alırup tümü ile elektonik ortamda kişilere sunulmasıdır. Bir cümle ile özetlenen bu işlem aslında beraberinde bir çok avantaj ı ve faydayı da beraberinde getiımektedir.

Eğitim,Bilişim

II. TÜRKİYE'DE UZAKTAN ÖGRETİMİN TARIHÇESI

••

•

1927 -1960 yılları arasında bu alanda tartışma v e öneriler

Abstract In the last decade the development and use of internet and intranet have changed the way of living and many opportunities have become available in many fields of life including economy, business communication, services and so on. One of the fields that can ha\'e the advantages of using internet is Distance Education or e-learning. The aim of Distance Education is to provide a common platform for interaction of teachers and students instead of conventional fac e to face education. The available computer technology is suitable for this kind of education as the share, use and transfer of data and/or knowledge is very easy, fast and cheap. In this paper Distance Learning in Turkey and in Sakarya University is outlined.

oluşturma evresini oluşturmaktadır. Bu yıllarda okuma

Distance Learning, Technology, Open Education.

Key

Words

•

yazmanın

haberleşme

amaçlanmıştrr.

ile

yolu

1933-34

yaygınlaştırılması

yıllarında

mektupla

öğretim

kurslarının düzenlenmesi düşüncesi; 1950 yılında Ankara Üniversitesi Hukuk Fakültesi, Banka ve Ticaret Hukuku Araştırma

Enstitüsü

çalışmalan;

yılında

1960

orta

dereceli meslek okulu mezunlarına üniversite olanağı sağlamak amacıyla mektupla öğretim yönteminin bu yıllarda dikkat çeken uygulamalandrr. 196 1

yılında

MEB

tarafından

Mektupla

Öğretim

Merkezi kurularak öğretime başlamış, bu çalışmalar 1966 yılında Genel Müdürlük düzeyinde örgütlenerek sistem örgün ve yaygın eğitim alanında yaygınlaştırılmıştır. 1974

Information

yılında

kurulmuştur. Yüksek

Mektupla Bu

Öğretim

girişim

Yüksek yerini

K:urumu 'na

Öğretim daha

sonra

bırakmıştır.

Merkezi Yaygın

Ancak,

girişim de başanlı olamamıştır. 1983 yılında yürürlüğe

Y.Bayam,SA.U. Enfonn ati k Bölümü, Adapazarı M.S. AKSOY,SA.U.Müh.Fak. Endüstri Müh. Bölümü,Adapazan

giren 2547 sayılı Yüksek Öğretim Yasası ile Anadolu 169

Türkiye , de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulamas Y.Bayam, M.S.Aksoi

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

•

dersleri Internet üzerinden görsel ve deneysel malzeme!� kullamlarak öğretilmekte, öğrenci sanal simülasyonlar

Üniversitesi bünyesinde bir Açık Öğretim Fakültesi Bu

açılmıştır.

fakülte,

uzaktan

eğitim

konusunda

deneylerle, öğretici oyunlarla öğrenme sürecine olarak katılabilmektedir.

öğretim, araştırma, yayın hizmetleri veın1ektedir.

akt

1980 ve 1990'lı yıllarda Milli Eğitim Bakanlığı'na bağlı Ticari

olarak hizmet veren Okul Radyosu ve TV Okulu örgün eğitimi

isteyen

desteklerken,

herkese

yaygın

site

olarak

dershanelere

http://www.okulum.com/,

eğitim

şirketlere

öğrencık

olanağı sağlamıştır.

yönelik http :1/www. webokul.com/ ve firmalara yöne" olarak http://pws.prserv.net/MerinNeszCo örnek olar

MEB Eğitim Teknolojileri Genel Müdürlüğü bünyesinde

verilebilir.

çağ nüfusu dışında kalan bireylere uzaktan eğitim veren ise; 1992 yılında

kurumlar diplaması

veren

kurulan

orta öğrenim

Lisesi, 1997

Açıköğretim

Test-Net(http://intra.bilten.metu.edu.tr/testnet/),

tabanlı on-line sınav sistemi, bir soru bankası, HThft

kurulup,

formahnda on-line soru yaratılmasına izin veren b.

1998'de öğretime başlayan ve 6., 7. ve 8. yıllannın

rehber, soru bankasında saklanan sorulardan on-line t_

öğretimini sunarak ilköğretim diplornası veren �ı\.çık

sınav oluşturabilen bir araç ve performans değerlendirm

İlköğretim Okulu,Elektrik tesisatçılığı sertifikası veren

araçlarından oluşmaktadır.

Mesleki ve Teknik Açık Öğretim Okulu'dur.

İTÜ 1800 öğrencinin ortak olarak aldığı Bilişim derr

Dijital televizyon yayıncılığının gelişmesiyle uydular üzerinden

eğitim

artmaktadır. 24MHz

içerikli

Türksat

kapasitede

lB bir

yayınlar

gün

geçtikçe

uydusu

üzerinde

bulunan

DVB

taşıyıcısı

üzerinde

için sanal sınav yapmaktadır. Öğrenciler kampüslera bulunan

laboratuarianna

10.00.

Son olarak Online Eğitim olarak Üniversitelerin yüksel

uygulamaları dışında etkin olarak kullanamamaktadır. Bu

lisans ve lisans eğitimi konusundaki programlarına örnei

uydular sayesinde eğitim, doküman ve yazılım dağıtımı

veıınek gerekirse; ODTÜ'nün bu yıl başlattığı Internc·

son derece pratik bir şekilde yapılabilir.

üzeıinden yüksek lisans

eğitimi ile öğrenci dersleriru

Internet üzerinden alacak, ödevlerini Internet üzerind�

Internet tabanlı uygulamalara baktığıınızda, ODTÜ'de

gönderebilecektiL Eğitim sonunda öğrencilere

1998 yılında başlayan IDEA (Intemet'e Dayalı Asenkron tamamen

gelerek

gelen soruları cevaplamaktadırlar.

Türkiye sahip olduğu 3 uyduyu TV yayını ve kısıtlı veri

ile,

bilgisayar

soruluk soru bankasından rastgele, her öğrenci için ayr

Multieast tekniği ile yayın yapan şirketler mevcuttur.

Eğitim�http://idea.metu.edu.tr)

Interne

Lisans

Internet

diplaması

Yüksek

verilecekti:

ortamında ve asenk:ron (eş zamansız) olarak yapılan

(http://ion.ii.metu.edu.tr/mainpage/infoıınation.html).

"Bilgi Teknolojileri Sertifıka Programı" başlatıldığını

İstanbul Bilgi Üniversitesi,

görüyoruz. Bu program her yıl eylül ayında okulların

Bilgi E-MBA olarak adlandırılan ilk elektronik işletme

açılması

ile

başlamakta

akademik

yıl

programım

boyunca

başlattı.

YÖK tarafından onaylanan ve

(www.bilgiemba.net).

Aynca:

Bilgisayar Mühendisliğinin 9 temel konusu Intemet'te,

Sakarya Üniversitesi ise Temmuz 2000'de başlatılan bir

Türkçe olarak sunulmaktadır. Dersler, her biri 8 hafta

proje

süren

kapsamında sunmaktadır. Bu kapsamda 3 lisans dersini

�ört dönemde verilmektedir. Kursiyerler 2 ayda bir .

ODTU'ye

gelerek

yüz

yüze

derslere

girn1ekte

ile

lisans

derslerini

Internet

destekli

öğretim

yayımlayan üniversitede bu derslere kayıtlı öğrenci sayısı

150 olarak gerçekleşmiştir. 2000-2001 öğretim yılı bahar

s·ınavIara alınmaktadırlar.

döneminde bu sayı 1200 kayıtlı 400 ziyaretçi öğrencı Internet

rakamına ulaşmıştır. 2 00 1 yılı bahar döneminde kanıpüs

Uygulamalan Grubu tarafından Matematik ve eğitim

içinde açıJan 5 derse kayıtlı 1650 öğrenci bulunmaktadır.

Internet'ten

Bunun yanında YÖK tarafından 500 kişi kontenjanlı 2

Matematik alanında eğitim veırnek üzere Matematik web

Ön Lisans programı tüm dersler internetten yürütülmek

Tübitak-ODTÜ-Bilten alanındaki sitesi

uzman

hocalarla

teknolojileri birlikte,

(http:/1www.intern1at. gen. tr/)

geliştiriImiştir.

üzere

Inteıınat, multimedya teknolojilerini kullanarak Internet ·

[2,3,4,10,11,12]

üzerinden Matematik konusunda asenkron (eş zamansız)

1 senkron (eş zamanlı) eğitim veren, hem öğrencinin hem de velinin faydalanacağı kaynakların bulunduğu çok amaçlı bir sitedir. Matematik

eğitiminde

başka

http://www.meraklisina.com/'

bir

site

açılmış

olan

da Matematik ve Fizik

170

bulunmaktadır.(\vww.ido.sakarya.edu.tr)

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulaması Y.Bayam, M.S.Aksoy

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

III.UZAKTAN EGİTİM TEKNOLOJiLERİ VE AÇIKÖGRE1�İM

yerini

daha

çağdaş

uygulamalara

kapsamlı

bırakmaktadır. Bunların yanı sıra, destekleyici nitelikli iletişim araçları olarak yazılı basın, bireyler arası iletişin1

Uzaktan eğitim, farklı mekanlardaki öğrenci, öğretim elemarn

araçlarının

eğitim

iletişim

araçlan ve posta hizmetlerinden söz edilebilir.

teknolojileri

aracılığıyla buluştuıulmasını içeren bir eğitim modelidir.

Birbirine

Uzaktan eğitim modelinin sağladığı en önemli özellik

arasındaki iletişim,

esnekliktir. Esneklik, öğrencinin öğretim elernam ile aynı

telefon

yerde bulunması gereğini ortadan kaldırdığı gibi, eğitim

sıkıştırına tekniklerinin kullanılması ile bir kanal için

sürecinin sabit bir zaman çizelgesine bağlı olmadan

gerekli band genişlikleri azaltılabilir. Böylece sabit bir

gerçekleştirilmesini

sağlar.

Uzaktan

uzak hatları

olan

birimleri

mikrodalga radyo link,

uydu ve

sağlanabilir.

band genişliğinden

eğitim

ile

bölgelerdeki

İletişimde

sayısal

fazla kanal kapasitesi elde

daha

sistemlerinde mümkün olduğunca attırtlması istenen bir

edilebilir. Bu yöntemler Amerika, Avrupa, Japonya ve

nitelik de etkileşimdir. Etkileşimin artırılması yoluyla

diğer bazı ülkelerde kullanılmaktadır.

sorulann

yanıtlandığı

daha

aktif

öğrenn1e

süreçleri

IV.NEDEN UZAKTAN EGİTİM?

oluşturulur. i\çıköğretim

(Open

Education)

Uzaktan

1-Uzaktan eğitim, sesteneceği kitlenin genişliği nedeniyle

Eğitim

Türkiye için

(Distance Education) kavramları aynı şeyler değildir.

büyük önem taşıyor. Halk eğitiminden

ilişkinin

öğretmen eğitimine, farklı yaş ve düzeydeki öğrenci

öğrencilerin coğrafi, sosyal ve zaman kısıtlarının göz

eğitiminden uluslararası iletişim ağlarının sağlanmasına

önüne

kadar uzanan kitleye hizmet verıne, Türkiye 'nin eğitim

Açıköğretim,

kurumuyla

eğitim

alınarak

tasarlandığı esnek

olan ve

yaygın

eğitim

politikalarının uygulandığı eğitim modellerine verilen

sorunlarının

addır. Uzaktan eğitim ise, bir örgün öğretim kurumunun

getireceğine benziyor.

mevcut

ders

programının

kampus

dışına

(ev,

ofis,

Açıköğretim

tekniklerinden öğrenme

kapsamında

yararlanılabilir

yanında

yüz-yüze

uzaktan da

eğitim

kendi

götürolmesini

kendine

malzemeler,

iletişim

edebilme

olarak

aracı

uzaktan

dolayı

niteliğinden

uzaktan

5- Etkileşimli uzaktan eğitim uygulamaları, katılımı daha çekici kılarak öğrencilerin ilgisinin yüksek turulmasını sağlar.

konumda bulunmaktadır.

6- Uzaktan eğitim uygulamalarına etkileşimin getireceği

Bunun yanı sıra radyo işitsel iletim özelliği, ucuzluğu

önemli

gibi nedenlerle uzaktan öğretimi destekleyici bir nitelik

araştırmactlık

teşvik etmesi, görsel işitsel iletişitnin tüm kanallanndan nedeniyle,

farklılıklar

için

Günümüzde

yaratıcılığa

dayanan

bir

eğitim

yanında,

kültürel

toplumsal

seviye

8- Uzaktan eğitim, sadece yurt içinde değil, Asya' daki

yetkin eğiticiler ile bir araya gelip sorunlarıru çözme edebilmektedirler.

çapında yaygınlığının sağlanması mümkündür.

yaşadıkları yerlerde bulunan öğretim merkezine bağlı elde

aktarırnma

uygulamalarıyla azaltılabilmesi ve bu uygulamanın yurt

danışmanlık

merkezleri işe koşulmakta, bunlar aracılığı ile öğrenciler

şansını

bilgi

farklarının da bilinçli olarak yapılacak uzaktan eğitim

sakıncalarım ortadan kaldırınaktadır. Uzaktan öğretiinde sağlayabilmek

sadece

7- İletişim ve ulaştuına gibi alanlarda görülen altyapısal

çift

yönlü iletişimi de içermesi açısından diğer uygulamalann iletişimi

anlayışına geçilmesine yardımcı olmasıdır.

Bilgisayarlar ve bilgisayar ağları ise, bireysel öğrenmeyi olabilmesi

biri

yararlardan

dayanan bir eğitim anlayışından, günümüzde geçerli olan

taşımaktadır.

yüz-yüze

eşitliği

eğitimin niteliğini yükseltir.

malzeme kadar kalıcı olmaması nedeniyle ikincil bir

ve interaktif

fırsat

4- Eğitime, uzaktan eğitim yoluyla etkileşimin katılması

öğretimde kullanılmakta, ancak bıraktığı etkinin yazılı

yararlanması

Böylece,

zenginleştirir ve etkinliğini artırır.

Televizyon, aynı anda bireyin farklı duyularına (görıne hitap

sağlayabilir.

3- Uzaktan eğitim uygulamaları, geleneksel müfredatı

öğretimin en temel uygulamalarından birisidir.

ışitme)

çözüm

sağlanmasının gerçekleştirilmesine katkıda bulunabilir.

karma

uygulamalar gerçeklettirilebilir. Basılı

bir

kesimlerine eğitim hizmetlerinin hızla ve düşük maliyetle

eğitim

destekli

kendiliğinden

2- Türkiye 'nin her bölgesine ve değişik sosyo-ekonomik

öğrenme merkezleri) iletişim araçları ile sunulmasım kapsar.

birçağuna

Türk Cumhuriyetleri ve diğer Türkçe konuşan gruplarla

video

Avrupa' daki

konferans, internet gibi yöntemlerle yüz-yüze iletişim

171

Türk

vatandaşlarının

ülkelerinden

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygu_____

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Y.Bayam, M.S...

Derslerin tamamının internetten verileceği

kopmadan eğitim uygulamalarına katılmalannı olanaklı

öğ:;

kılabilir. [7]

takiplerinin internetten yapılacağı 2 ön lisans p roc

9- 2005 yılına kadar Türkiye'deki öğretim üyesi sayısım

adlanın taşıyan

programlara

yerleştirilmiştir.

açmıştır.

% 90 oranında artırmak gerekmektedir. Nitelikli öğretim

birini

oluş turmaya

eğitimlerini

devam

edecektir. 10-

Bilgisayar 1000

Program

öğr:

civannda mezun

programlardan

büyük bir avantajla baş

olacaklardır. Zira gün ümüzde bir çok fırma k:ururr.

artırılması ve istenen kalite düzeyine ulaşılmasındaki darboğazıardan

Yönetimi

öğrenciler, iş yaşaınlarına

üyesi sayısı, yükseköğretimdeki okullaşma oranırmzın başlıca

Bilgi

internet

ile

vermektedir,

bunun

ç._-_

şeklini çok iyi kavramış olan mezunlanmız

b.�

gelişimini daha hızlı olarak gerçekleştirebilecekle!id·-

Diğer

yandan,

hızla

gelişmekte

olan

iletişim alanda

Herhangi bir zaman ve herhangi bir mekanda d�

tür teknolojilere dayalı uzaktan eğitim yöntemleri, başta Amerika Birleşik Devletleri

üyelerinden bilgi alabildikleri gibi, Internet 'te djizeni

teknolojileri,

toplumların

hayat

tarzım

her

izieyebilen

değiştirmektedir.

Internet

üyeleri de öğrencilerin hangi saatlerde dersleri iz �

almalıdır.

hangi sayfada ne kadar kaldığı gibi bilgileri

üzere

gelişmiş

dünyada

ülkelerde

Bu sistemde; SO'şer kişilik sanal sınıflar oluşturulacaktır. Her sır..:

ABD olmak

uzun

Öğretim Üyesi ( Prof., Doç., Yrd. Doç.) ve iki

zamandır

Elemanı (Öğr.Gör., Arş. Gör.) verilecektir.

uygulanmaktadır. Sakarya Üniversite'sinin amacı, bilişim teknolojilerine hakim, bunu bizzat öğrencilik yaşamında kullanan, onun avantaj ve dezavantajlarını kavramış, bu konuda

çözümler

üretebilecek

bilişim

Üniversitesi

işbirliği

kapsamında

IBM

Türk'le

programlarında

lisans

sorular

Internet

d urumları,

derslerle

kısa

zamanda

c..

yapabilecekler.

eğitmen ve derslik gereksiniminin en aza indiTilerek maliyetlerinin

Sanal toplantı odalarında gerek sınıf arkadaşlan :::: ae :;:, re1 .. .. Oğretim Uyesi ve Yardımcılanyla taıtışrr�

dersleri izleyebilmelerini sağlamamn yanı sıra, personel5 sürecinde

sorulabilecek

alabilecekler.

öğrencilerin zamandan ve mekandan bağımsız olarak

düşürülmesi

Çeşitli

hedefieniyor.

sorunlarınızı

(Psikolojik

veya

Akaderr;:

damşmanlarınızla tartışabileceksiniz.

Sakarya Üniversitesi uzaktan eğitiın uygulaması, IBM'in Learning

Space

Lotus ders

yüksek verimlilik başlatılan

devaın

Ayında hayata geçirdi. Üniversitede yeni uygulamayla

ait

yapacaklar. (derse

d an1ş ma n1ı1d

diğer soruları için, öğretim üyelerine Forum aracılıs

gerçekleştirdiği

destekli uzaktan eğitim uygulamasını 2000 yılı Temmuz

kendine

öğrencilerinin

Öğrenciler dersleri izlerken daha fazla bilgi edinrnel

Sakarya

geliştirildi.

sınıflarındaki

Öğı�

problemleri v.b.).

uzmanları

yetiştirmektir.

eğitim

gö

öğrenciyi takip edebiliyor.

V. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ tJZAKT.� EGİTİM FAALiYETLERİ Öğretim modeli başta

öğ.

olanağı buluyorlar. Uzaktan eğitim sisteminde

teknolojik gelişme de Türkiye'de bir an evvel yerini

İnternet Destekli

ö�

ortamında

forumlarla da bilgi ve görüşlerini birbirleriyle payiE:

olmak üzere tüm dünyada hızla yaygınlaşmaktadır. Bu

Lotus

öğrenciler,

pilot

adlı

Learning

platfornıu Space,

platformuna sağlıyor.

uygulama

ders

kapsamında

eğitünde

yıliçi

çalışmalannız

ınre-

sınavlannız Dönem Saka:; sonundaki fınal .. Universitesinde gözetmen nezaretinde yapılacak :

fakültesinde 200'e

sınavlarınız

ortamında yapılacak.

içeriklerini

yerleştirerek

Mühendislik

Yıliçi

kullanılarak

•

yakın

nedenle

öğrenci, ilk dönem açılan bilgi teknolojileri kullanımı,

öğrenciler

üniversite

kampüsüne

gelece .. -

Konaklama, yemek vb. ihtiyaçlarınız için üniversitE:.

logic devreler ve bilgisayar destekli çiz im başlıklı 3 temel

tüm hazırlıklar planlanacaktır.

dersi Internet üzerinden takip etmeye başladı. 200 1 bahar döneminde ise bu sayı ziyaretçi öğrencilerle birlikte

Sınavlarda

1500 'e ulaştı.

başarılı

olamayanlar

için

t1nive

�

kampüsünde yaz okulunda dersler açılacak ve kanıp-� klasik sınıflarda başarısız olduklan dersleri isterlet

Üniversite 2001 güz yarıyılında ise Kampüs içerisinde

tekrar alabilecekler.

uzaktan eğitimle internetten verdiği derslerin yanı sıra

172

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayt (Mart 2002)

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulaması Y.Bayam, M.S.Aksoy

VI.6.2.Database Adınin

Öğrencilerimiz 1. sınıfın 2. döneminin sonunda Sakarya Üniversıtesi

kampüsünde

ilgili

öğretim

elemanlan

VI.6.3.Learning Space Adınin

nezaretinde 20 işgünü staj yapacaklar. ( Tüm konaklama,

VI.6.4. Içerik Geliştirme •

yemek, sosyal aktiviteler üniversite tarafından planlacak ve

zamanından önce sizler bilgilendirileceksiniz)

VI.6.4.1.0rganizasyon ve Planlama

2. sınıfın sonundaki 20 işgünlük staj öğrencinin seçeceği bir üniversitede veya uygun görülen bir işletmede

İçerik Geliştirme faaliyetlerinin yönetim, planlama ve denetimi.

yapılacaklar.

VI.6.4.2.Grafik Tasarım VI. SAÜ UZAKTAN EGİTİM PROJESİNİN BAŞLANGlÇ SÜRECi VE VERİMLİ OLARAK iŞLEYEBiLMESi İÇİN OLUŞTURULAN KOMİTELER

Ders

Broşürü

Üniversitesi 'nin

bilişim

teknolojilerine

W eb

yüzlerinin,

Afışlerin

Grafık

Sitesinin,

Tanıtım

tasarımından

sorumlu

VI ..6.4.3.Eiektronik İçerik Geliştirme Ders

•

Sakarya

ara

profesyonel Grafıkerdir.

VI.l.Sakarya Üniversitesi'nin Uzaktan Eğitime Olan Inancı ve Ihtiyacı •

içerik

malzemesini

Macromedia

Dreamweaver

E ditörü ve Macromedia Flash ,Grafik Programları gibi

olan

programlar

inancı ve mevcut ihtiyaçlarına çözüm getireceğine olan

vasıtasıyla

web

ortamına

hazırlamakla

görevlidir.

güveni bu projenin başlamasına vesile olmuştur.

VI.6.4.4.Web Tasarım

VI.2.IBM Lotus'un tanıtilması Yapılan görüşmelerde IBM Lotus'un

Uzaktan

hazırlamış olduğu

Leaıning Space 4.0 platfoıınu yetkili şirket

W eb

Eğitim

Sayfasının

Tasarım

Yönetiminden sorumlu kişidir.

tarafından

üniversiteye tanıtılmıştır.

VI.6.5.Standartlar ve Prosedürler Sakarya

VI.3.Projenin Yapılabilirliğinin Tartışılması

Üniversitesi

Uzaktan

Eğitim

Faaliyetleri

Standart ve Prosedürlerinin belirlenmesi,

Yönergenin

Tanıtım yapıldıktan sonra Learning Space 4.O' ın

oluşturulması, yeni Uzaktan Eğitim Birimi oluşumunun

üniversitenin ihtiyaçlarını karşılayıp karşılamayacağı

Organizasyon

görüşme ve tartışmalar yapılmış ve raporlar

Komitelerin belirlenmesi ve iş tanımlarımn yapılması ve

hazırlannııştır. Görüşmelerin sonunda platformun

komiteler arasında uyurnun sağlanması.

Planlamasının

yapılması,

gerekli

ihtiyaçlara cevap verdiği görüşüne vanlmış ve anlaşma

VI.6.6.Merkezi Koordinasyon Birimi

yapılrruştır.

Görevi tüm komiteler arasında koordinasyonu sağlamak,

\TI.4.Projenin Başlaması ve Eğitim Çalışmaları

merkezi bii işlem birimi görevini ifa ederek faaliyetlerin

IBM'in uzaktan öğretim danışmanlarının yönlendinnesi

sağlıklı bir şekilde yürümesini sağlamaktır.

ile Sakarya Üniversitesi 'nde bu ile ilgili bir grup kuruldu. .

VI.6.7.0ğretim Ortamının Tasarımı ••

Italya' dan gelen IBM çözüm ortağı fırmanın personeli, uzaktan öğretim takımını ve proje çerçevesinde dersi

Derslerin eğitim

yayınlanması planlanan öğretim elemanlarına Leaming

tarafından

Space 4.0 platformu eğitimi verınişlerdir.

eğitimden

sonra

grup,

kendi

öğrenci

iyi

anlaşımasını sağlayacak

öğretim

uygun

sistemlerinin tasarlanması. Bu komite dersin öğretim etkililiğini artıracak yöntem ve süreçleri belirleyecek ve

vı.s.Projenin uygulanması Bu

daha

olarak,

pedagojisine

uygulanmasım takip edecek. içinde

kornitelere

ayrılarak görev paylaşımı yaptı. Bu görevler çerçevesinde

VI.6.8.Ders Materyali Geliştirme Komitesi

komiteler şu çalışmalarda bulunmuştur.

Öğrencilere gönderilecek olan ek ders materyalinin (cd, kitap, video kaset, ..... ) belirlenmesi, alımı, basımı ve

VI.6.01uşturulan Komiteler

dağı tırnından sorumludur.

VI.6.1.Web Server Adınin

173

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi U_,

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Y.Bayarn!'

VII.2.24 Saat Öğretim

VI.6.9.İdari İşlemler Komitesi

Uygulamaya geçildikten sonra üniversite miz öğretime geçmiştir. Öğrenciler diledikleri saa .....,....

Öğrencilerin Kayıtlarının gerçekleştirilmesi, Öğrenci ve belgesi

Askerlik

gibi

verilecek

evrakların

resmi

girip ders çalışabilmektedirler

düzenlenmesi, Öğrenci Notlanmn ulaştırılması gibi idari işlerin gerçekleştirilmesi.

VII.3.Derslik Kullanmadan Öğretim

VI.6.1 O.Halkla İlişkiler ve Tanıtım Haberleşme

komitesinin

yeni

Derslerin şekli

kültürel,

projemizin

sosyal

grup

aktiviteleri

faaliyetlerinin

yayınlanmaya

ba ş a nma o:

kalkmıştır.

düzenleyecek,

iletişim

internetten

birlikte, pilot dersler için fıziksel mekan ihtiyacı

öğrencilerle

iletişimi sağlayarak onların sorunlarına çözüm üretecek, sportif,

Vll.4. Eğitilmiş personel kazanımı

araçları

vasıtasıyla ülkerrıiz ve dünya ya tanıtımını sağlayacak,

VIT.5.0rtaya çıkan eğitim açığını karşılay ab· iyi bir alternatif oluşturmuş olmak

faaliyetleri duyuracaktır. Uzaktan eğitim ile ilgili kişi ve kuruluşlar ile bağiantıyı sağlayacaktır.

.lll.L:I.-�

VII.6. Üniversitenin tercih edilirliğinin artnıas

VI.6.11.Call Center (Yardım Masası)

VII.7.Yapılacak başka uygulamalar için örne etmesi

Vardiyeli olarak öğrenci ve velilerin günde 12 saat her

�

türlü sorusuna yanıt verecek ya da yönlendirecek yardım masasıdır.

VIII. SONUÇ

VI.6.12.Ar-Ge

Internet tabanlı eğitim yalmzca bir web progra....... .

Uzaktan Eğitim AR-GE

hazırlayacağı sayfalardan ibaret değildir. Aksine

bölümü gelişen teknolojileri

lli"T

takip ederek, uzaktan eğitim faaliyetlerinde olabilecek

zahmetli bir hazırlık dönemi gerektiren, işin gerelde:

muhtemel

yerine

gelişmeler

yeniliklerin

belirlenmesi,

oluşturulması ve adaptasyonu ile ilgilenerek uzaktan

getirildiği takdirde yüz yüze eğitimden

zahmetli ve pahalı olan bir eğitimdir.

eğitim hususunda Türkiye ve küresel pazarda rekabet gücü

sağlayacak

bölüm

ilk

faaliyetleri

gerçekleştirecektir.

komite

gerçekleştirilecektir.

tarafından

komitenin

2000 'li yıllara geldiğimiz bu çağ artık bilim ve te

ortaklaşa

görevlerinden

çağıdır ve gelecek Internet'te yatmaktadır. Gjin

bir

çevremize baktığımızda tüm fırmaların Intemet�e

diğeri Sakarya Üniversitesi Uzaktan Eğitim Arşivinj

yaptıklan görülmektedir. Bugün tüm kunıır.a ..s l

tutmaktır. Hazırlanan dersler, öğrenci takip raporlan,

kullanıc ılar

sınav

sonuçları,

araştırma

makaleler,

bildiriler,

Internet

ya tırımlanrn

'�

taşımaktadırlar. ilk satın alına maliyeti yüksek ç

çalışanların raporlan gibi.

toplam

sahip

olma

maliyeti

göz

önüne

alın��

yapılan veya yapılacak olan projelerin ne kadar

VI.6.13.Arşiv

mal olacağı açıktır. Internet üzerine taşınan bir proje tamamlandıktan sonra bakım maliyetl erini

\'11. SAK.Al{YA ÜNİVERSİTESİ'NİN BU

aşağıya çekmektedir.

PROJEDEN KAZANlMLARI VTI.l.Universitede Bilişim Teknolojilerine Yapılan Yatırımlar ••

SAÜ,

IBM

Lotus

Leaming

Space

4.0

tane

artırılmış

server ve

alınmış, internete

bilgisayar

platfornıu

bağlı

laboratuan

bilgisayar

sayısı

öteki �

Cumhuriyetleri 'nin

gereksinimlerini

karş ::

açısından

araçlardır

bulunmaz

etkin

bi10

yararlanılmayı beklemektedir. Bu sayede eğitim. ve okulun dışına da çıkarak yaygınlaştınlabilir.

alınmıştır. ihtiyacı gidernıek için proje başladıktan sonra 2

TÜRKSAT uyduları, ulusal eğitimimizin ve

boyu

sayısı

öğrenim

sınırsız

öğrenim

idealine

yapılabilir.

ikiye

katlanmış tır.

İletişimin her şey olduğu günümüz internet çağında. iletişiminin

internet

nimetlerinden

faydalanm r:

düşünülemez. Pek çok internet uzmaruna göre, int= ile sağlanan bilgi ulaşıım ve paylaşımı en fazla sektöıünü

174

iyi

yönde

etkileyecektir.

Kişilerin

e�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü 6.Cilt, l.Say1 (M art 2002)

Dergisi

Türkiye'de Uzaktan Eğitim ve Sakarya Üniversitesi Uygulaması Y.Bayam, M.S.Aksoy

mekan ve bir sınıf ortamı zorunluluğundan bağımsız olarak, bilgiye ulaşması, ve hatta güncel, etkili ve etkileşimli bir bilgiye ulaşıyor olması, internet çağının eğitim sektörünü çok iyi yönde etkileyeceği beklentilerini

haklı çıkarır nedenlerdir. Uzaktan eğitim, eğitim kurarnı kadar eski, ve geleneksel eğitim

kadar

sistemdir.

yaygın

ve başarılı

Günümüze

kadar,

sonuçlar almış bir öğrenim,

mektupla

televizyon ile öğrenim, basılı yayın veya CD-ROM ile

ö ğr enim daha yaygın olarak kullanılan uzaktan eğitim yöntemleri olagelmiştir. Yukarıda sayılan her bir uzaktan eğitin1 sistemi için, araştırmacılar, kullanıcılar ve eğitim

bilimciler

tarafından

sayısız

yapılmış,

araştınlmalar

pratik başarı sonuçları görülmüştür. Günümüzde iletişim,

bilgiye ulaşım ve bilgi paylaşırru platfoıınu tüm dünya geneline yayılmış ve dünya genelinde standart bir yapı

s u nmak ta günümüz

olan

internet

uzaktan

platfoıınudur.

eğitim bilimi

için,

Dolayısıyla, faydalamlması

gerekli bir platformdur.

IX.KAYNAKLAR 1

Parter, L.R. Creating the

Virtual Classroom:

Distance Learning with the Internet, 1997

Al k an C. (1998) Eğitim Teknolojisi ve Uzaktan ,

Eğitimin Kavramsal Boyutları)

Uzaktan Eğitim

Yaz 1998/K.ış 1999, pp. 5-10.

Derniray,U. (1990) Açıköğretim

Lisesi

Kurulusunun 5. ile

1992-1997,

Kaynakçasz

ilgili Eğitim

Yılında

Çalışmalar Teknolojileri

Genel Müdürlüğü Yayınları, Ankara. 4

Demiray,U.

(1999)

Açıköğretim

Mezunlarının Sektördeki

Fakültesi

Konu1nları, Uzaktan

Eğitim, Yaz 1999, 3-22.

Özf1rat, A. Eğitim

ve Yürüker,

Materyallerinde

Uzaktan

(1999)

Öğretim

Tasarımı,·

Bilişim Teknolojileri Işığında Eğitim Konferansı ve Sergisi Bildirisi, 1 3 - 1 5 Mayıs, Ankara. 6

http: 1/\V\V\v.ido.sakarya.edu.tri

http:u\'v·\v\v. webokul.conv'

http:i/\vww.ulus l a rarasiegit inı c om/ .

9 http: //\V\V\V uidaho.eduievo/dist l.html 1 O http://\vww.biltek.tubitak.gov.tr/dergi/97/kasim/ .

uzaktan.lıtnıl

http://\V\V\v.ehb. itu.edu.tı/--.i.- tuuzem/

http://\V\vw.ant.com.tr/eleaming tr.btın

175

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Ci1t, l.Say1 (Mart 2002)

Dereceli Gerilim Transfer Fonksi Sentezine Pratik Yaklzş::: Y..San, R.Köker, A.Fen�

N. DERECELI GERILIM TRANSFER FONKSIYONLARI SENTEZINE PRATlK YAKLAŞlMLAR •

•

Yavuz SARI, Raşit KÖKER ve Abdullah FERİKOÖLU ••

•

- Ilk ortaya çıktığı günden bugüne taşıyıcılara ilgi zamanla sürekli olarak artmış elemanlar kullanılarak büyük bir kısmını dereceden filtreterin oluşturduğu birçok gerçekleştirilmiştir. Ozet

akım ve bu ikinci devre

Akım taşıyıcı elemanı ilk olarak 1968 yılında, Sedra ve Smith tarafından ortaya atılmış, 1970 yılında aynı kişiler tarafından çok daha verimli bir yapı, ikinci kuşak akım taşıyıcı elemanı olarak ileri sürülmüş ve aktif filtre dizaynında çok yönlü bir aktif eleman olduğu da ispatlanmıştır.{l-3]. Bu çalışmada gerilim transfer fonksiyonlarının bu çıkarılarak, diyagramları işaret-akış diyagraınlardaki her bir alt grafın gerilim transfer birim kazançlı voltaj fonksiyonunun önerilen, sürücüsü ve kazancı +1 olan ikinci kuşak bir akım olarak eşdeğer AD844 taşıyıcının bileşimine isimlendirilen ticari bir aktif bileşen içeren, genel bir devre modeli yardımıyla gerçeklenmesine ve bulunan tüm bu alt devreterin birleştirilerek gerilim transfer fonksiyonunun AD844'lerle elde edilmesine dayalı pratik bir sentez metodu verilmiştir. Akım taşıyıcılar, fonksiyonları, Sinyal-akış diyagramları Kelimeler

Anahtar

•

I. GIRIŞ

AD844, piyasada bulunan, çok yönlü, düşük fiyatl1.. }.. ve DC perfoırnansın mükemmel bileşimini sağ ar aktif bir bileşendir. Bilinen opamplar ve diğer alı geribeslemeli opamplardaki slew-rate sınırlamalan rr yoktur. Bilinen opamplann yerine kullanıldığı gibi akc geribesleme yapısı, çok daha iyi bir AC perfoıınans yüksek doğrusallıkla sonuçlanır[4,5]. AD844, biı-ı: kazançlı bir gerilim sürücüsü ve kazancı + 1 olan ikin: kuşak bir akım taşıyıcının bileşimine eşdeğerdir[6]. Sinyal-akış diyagramları alt graflarının sadece diren: kapasitör ve AD844'lerden oluşan aktif RC devre!� kullanmak yoluyla n. derece gerilim transiL fonksiyonlannın gerçekleştirilmesine ilişkin bir semr metodu ACAR (1996) tarafından sunulmuştur. Bu bildirinin amacı, sunulan AD844 kullanan gene t_ devre modeli yardımıyla sinyal-akış diyagramlanna c: alt grafların, çıkış ve girişleri arasındaki ifadelere da)'a: bağıntılar kurmaksızın pratik bir şekilde oluştunı1.rnRr yoluyla gerilim transfer fonksiyonlanna ait devreleri: gerçeklenmesini sağlamaktır[?]. ...

Transfer

II. GERÇEKLEME TARZI

dereceli en genel bir gerilim transfer fonksiyonur:_ şöyle ifade edebiliriz:

In this study, firstly signal-flow graphs of voltage transfer functions were obtained. Then, transfer function of each subgraphs were realized by using proposed general circuit model with AD844. The active component AD844 is equivalent to the combination of a second gencration current conveyor having a gain of +1 (CCII+) and a unity gain voltage buffer. lo conclusion, a practical synthesis method based on to obtain voltage transfer functions by combining all obtained subcircuits with AD844 active component is given.

Abstract

2 ) � � ( I(s = 'fo s = a, +�-� ı +� 2 - +....+al+�+� ( ) V:(s) bn� +bn_t-ı +bn-2�-ı +....+bıi +bıs+� Bu transfer fonksiyonunun iki özel durumu P(s)-s0-l\n-ı 1 ' m •e� n üzere, O o S+ + + .... + ıS ma S b 2 b S b k 1 b n-2 + ı ı olması durumunda

l{s)= V'o(s) =1{-s)=-S' +4.l'--:ıi'"ı:· .-:1-b/-b/ tb/ -tiJ.s.ı.fı ı{(s) E(s) sı -tbn-1� +bn-i'" + . .#-tb/ +bıs� .

Current conveyors, Transfer functions, Signal flow graphs

Keywords

ve n' in çift olması durumunda

Y.San, R.Köker, A.Ferikoğlu; Sakarya Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi,

54040- Esentepe/SAKARYA

176

SAU Fen Bilimleri

N. Dereceli Gerilim Transfer Fonksiyonlan

Enstitüsü Dergisi

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Sentezine Pratik Yaklaşımlar Y .. Sarı,

Va(s) I{-s) 1{s)= �(s)- F(s)

ı ı + b/ � -bn.lf'ı bn--Ç ... :t-b4s4 - +� +qs+f:t S' +b"1s""1 +bn-2�1'2 + . ..+b/ +bj +\Jıs+� -

R.Köker, A.Ferikoğlu

(3) 1 +bı+bıS

şeklinde ifade edilebilir. v�

Vı

Yukarıdaki transfer fonksiyonların gerçeklenmesinde kullanılan sinyal-akış diyagramları modellerinden birer tanesi Şekil 1 de, bu diyagramlara ait farklı yapılardaki grafların tümünü içeren genel alt graf Şekil 2' de verilmiştir. Şekil 2' deki genel alt grafa ait girişler ve çıkış arasındaki bağıntı

�

Şekil 2. Genel alt graf modeli

Bu alt graflar ve alt transfer fonksiyonlannın gerçeklenmesinde kullanılacak AD844 içeren genel devre modeli Şekil 3' de görülmekte olup, bu devrenin analizi sonucu çıkış ve girişler arasında elde edilen bağıntı (5)' de ifade edilmiştir.

( 4)

şeklinde ifade edilir. Vn

1, 1

•

(Gnt- 1 +Gn-t 2

•

Gı

V2 1-bıa

Vı

.. "'

...

�c�:ı-.Yy

+ Gn)

ecu

i-t·ı

z.__........ ... ...

Gn-t 1

Vn-rl

\lo

Gn-t2 •

(a) Vm

..• .

Gı

-bt

•

Gnt ı

Şekil

: (Gl +G2 •

. . .

•

+ Gn)

AD844'lü genel alt devre

1+1

Şekil 3 ' de görülen devre modeli en genel bir devre olup, Şekil 2 deki genel modeli alt grafın gerçeklenmesinde kullamlan temel yapıyı oluşturmaktadır. (5)' de ifade edilen bağıntı ise en genel çıkış-giriş ifadesi olup, Şekil 1' de verilen n. dereceli gerilim transfer fonksiyonları işaret-akış dj yagramlarına ait Şekil 2, deki genel alt graf ve buna ait alt transfer fonksiyonunun gerçeklenmesinde temel bağıntıyı oluşturmaktadır. (5) ' de elde edilen bağıntıdaki Z e mpedans ifadesinin değişik değerleri için gerçeklerren empedans devresi yapılan Şekil 4' de verilmiştir.

(b)

1+1

Ç ı k ış Z

Yükü

Sembo]ü

ve (3) no'lu transfer fonksiyonianna ait sinyal ak1ş

diyagramları

Şekil

G{)

J""

liG

Genel

devre

c(ıc

I/sC

1/(sC+G)

modeline

ait

transfer

,..

sCG/(sC-G

fonksiyonunda

empedans1nın farklı ifadelerine karşı düşen devre yapılan

177

�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

Dereceli Gerilim Transfer Fon ·} Sentezine Pratik Yaldaş Y .. San, R.Köker, A.Fen-

11.1. Gerçeldeme Adımları

ı 2lxı

I.Gerçeldenmek üzere verilen n. dereceli bir gerilim transfer fonksiyonunun (1) (2) ve (3)' deki transfer fonksiyonlarından hangisine uyduğu tespit edilir.Şunu da ifade etmek gerekir ki, (1) no'lu denklem en genel bir denklem ifadesi olup n. dereceli gerilim transfer fonksiyonlarının tümü için uygundur.Ancak verilen transfer fonksiyonunun (2) ve (3)'de ifade edilen transfer fonksiyanlarına uygunluğu söz konusu ise (2) ve (3) ile de gerçeldeme yapılabilir.

li-

(

Şekil

lLSeçilen transfer fonksiyonuna ait uygun işaret-akış diyagraını Şekill' den bulunur.

5. (6) no 'lu transfer fonksiyonu için uygun işaret-akış

IV .Elde edilen işaret-akış diyagramının alt graflanna alt transfer fonksiyonları (7), (8), (9), (10) ve (ll) d gibi elde edildi.

III.Gerçeklenmek üzere verilen transfer fonksiyonunun mertebe ve katsayılarını Şekil 1' den seçtiğimiz işaret akış diyagramında yerlerine koyrnak yoluyla verilen diyagrarm transfer fonksiyonuna ait işaret-akış oluşturulur.

V.Bulunan alt transfer fonksiyonlan (5)' deki ifade Şekil 4 kullanılarak Şekil 3' deki genel devre modeli Şekil 6' daki gibi gerçekiendi.

IV.Elde edilen işaret-akış diyagramının alt graflarına ait alt transfer fonksiyonları Şekil 2 ve ( 4)' deki ifade kullanılarak çıkarılır.

VI.Gerçeklenen tüm alt devreler uygun düğümler birleştırilmeleıi yoluyla biraraya getirilerek (6), transfer fonksiyonuna ait devre Şekil 7' deki gibi e� edildi.

V.Bulunan alt transfer fonksiyonları, (5)' deki ifade ve Şekil 4 kullanılarak Şekil 3' deki genel devre modeli ile gerçeklenit.

Alt gnıilar

VI.Gerçeklenen tüm alt devreler uygun düğümlerin birleştirilmesi yoluyla biraraya getirilerek transfer fonksiyonuna ait devre oluşturulur.

lransı,�r tonksiyonlttrı

n=4 için

(s)

= V0(s) =- S4 -b3s3 +b,s' -b1s+b0 �.(s)

s4 +b3s3 + b2s2 + b1s +b0

Uygun CCII'li gerçeklem

bu bo VıVı = -Vıı s

11.2. Örnek Uygulama

di;lagrcc

2bı \' ı bı V·t=- - ı·-Vı--V.t s s s

(6)

2bı

vı

V:ı

Vı

2b3

gerilim transfer fonksiyonu aşağıdaki gibi adım adım gerçeklenir.

b2 l V:ı= - s Vı-TVo· sV2 b:ı

!.Transfer fonksiyonu (1) ve (3)' deki transfer fonksiyonianna uygun olup (3) no'lu transfer fonksiyonu seçildi.

V:ı V.ı=

II.(3) no'lu transfer fonksiyonuna ait uygun işaret-akış _ dıyagrarnı Şekil l-e' den alındı.

2b3 s+b�ı

Vı·

1 s+b:ı

V.ı

V:ı

III.Aldığımız genel işaret-akış diyagramından transfer fonksiyonumuza ait işaret-akış diyagramı Şekil 5' deki gibi elde edildi.

v� Vıı=·Vı·V-.

Şekil 6. Uygun alt devre gerçeklerneleri

178

N. Dereceli Gerilim Transfer Fonksiyonları

SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Sentezine Pratik Yaklaşımlar

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

�

2bı

Y .. San, R.Köker, A.Ferikoğlu

[7] SARI, Y., 'N. Derece Gerilim Transfer Fonksiyonlannın Akım Taşıyıcılanyla Gerçeklenınesi ' Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 1998

bı

bı ı

Şekil

(6)

no'lu

transfer

fonksiyonuna

ait

AD844'lü

devre

gerçeklernesi •

m. SONUÇLAR

Sunulan metot açık ve kolay olduğu gibi, sadece kurulum sağlamayıp bunun yanında n. dereceli gerilim fonksiyonunun katsayılarından eleman transfer değerlerini doğrudan verir. Gerçeldeme için sadece n adet kapasitör ve n+1 adet AD844 gerektiriyor. Önerilen filtre devreleri en fazla 5n+ 3 direnç k ullanmakta fakat bu sayı azalabilmektedir. Çıkış ve girişler arasındaki bağıntılara dayalı karmaşık işlemler yapmak yerine genel devre modelinde verilen genelleştirilmiş bağıntı yardımıyla, gerilim transfer fonksiyonlannın minimum sayıda devre elemanı kullanarak gerçeklenmeleri için çok pratik bir yöntem içeıınektedir. Önerilen metot pratikte uygulama yapmaya elverişli olduğu gibi Devre Analizi derslerinde filtre tasarımı konularını aniatma tarzında kolaylık sağlayacaktır. KAYNAKLAR [ 1]

SEDRA, A.S., and SMITH. K. C.,' A Secon Generation Current Conveyor and I ts Applications', IEEE Trans., 17, 132-134, 1970.

[2] SENANI, R., 'Novel Higher-Order Active Filter Design Using Current Conveyors', Electron Lett., Vol.21, No:22, 1055-1057, 1985. [3] NAWROCKI, R., and KLEIN, U., 'New OTA Capasitor Realisation of Universal Biquad', Electron Lett., Vol.22, 50-51, 1986 [4] Analog Devices : 'Lineer products data book' (Norwood, MA, 1990) [5] ACAR, C. : 'Nth-order voltage transfer function synthesis using a commercially available active component:Signal-flow graph approach', Electron Lett., 1996,32, pp. 1933-1934 [6] SVOBODA. J.A.,MCGORY,L., and WEBB, S.: 'A pplication of a coınınercially available current conveyor', Int. J. Electron., 1991, 70, pp. 159-164

179

6.Ci1t, l.Say1 (Mart

Güvenilirlik Anafu E.Yamkoğ1u, Y.Uyaroğh

Eneıji Sistemlerinde Kesme Y önterni ile

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

F.Vatansever, F.Uysal,

2002)

ENERJİ SİSTEMLERİNDE KESME YÖNTEMİ İLE GÜVENİLİRLİK ANALIZI •

•

Fahri VATANSEVER, Ferudun UYSAL, Ertan YANIKOÖLU, Yılmaz UYAROÖLU

Enerji sistemlerinde güvenilirlik, gelişen günümüz teknolojisiyle paralel olarak işletmelerin ekonomik ve zaman açısından kayıplarının en aza indirgenmesi için önemli faktörlerden biridir. Basit sistemlerde güvenilirlik analizleri elle yapılabilir. Ancak büyük sistemler için bu analizin elle yapılması mümkün değildir. Son yıllarda teknik alanlardaki problemlerin, bilgisayar ortamına aktarılıp optimum çözümlere ulaşılmasında gelişmeler büyük sağlanmıştır. Yapılan bu çalışmada; güvenilirlik analizi yöntemlerinden biri olan "kesme yöntemi" kullanılarak çok elemanlı, kompleks sistemlerin güvenilirlik analizleri geliştirilen bilgisayar programıyla yapılmaktadır. ••

Ozet-

Ancak

sistemdeki

"Markov uzay diyagramının" Böylece

sistemi

arızaya

kompleks sistemlerde

kullanmak

kesilmesi

bağlantıların

olduğu

sistemi

oluşturan

Sistemdeki

elemanlı

eleman

gibi,

olmak üzere, her bir yoldaki

( [Y;])

matrisinin

güvenirliğinin

tespiti

karmaşık

alanlarda

olduğu

bilgisayardan

Sistemin

güvenilirlik

gerekir.

yol

herhangi kesim noktasında; eleman, ilgili yolda mevcffi ise "1" yazılır. Eğer ilgili eleman o yol üzerinde ye almıyorsa "O" yazılır. Elemanlar

için için

günümüzde

= ] Y [

tüm

faydalanılabilir.

kullarulan,

elemanlı

•

olmayan

•

ı o

temel

yöntemlerden biri olan "kesme yöntemi"; kabaca bir fikir vermesi açısından güvenilirlik analizleri için uygundur. özellikle

elemanları içeren yo

oluşturulması

elemanlaıın bağlantı

Bunun

sistemlerde,

-Y; ler

sistemdeki elemanlar bulunmaktadır. Satır ile sütunun

enerji

analiz güçleşmektedir.

Bazı

kümesine d:

alt

minimal yollar (kaynaktan yüke kadar olan farklı yollcuı

sistemdeki eleman sayısı ve bağlantı yolları çoğaldıkça

analizi

elemanlı

Minimal kesmelerin bul unınası için ilk adımda;

sistemlerde, güvenilirlik analizi elle yapılabilir. Ancak

gibi

gereker

11.1. Minimal Kesmeler

güvenilirliği ve bu elemanların sistem içindeki bağlantı

zorlaşmaktadır.

arızalanması

"minimal kesme kümesi" denir.

sistemin güvenilirliği hakkında bilgi sahibi olmamız

sistemin

için

elemaniann oluşturduğu kümeye "kesme kümesin ; b:

çalışma sağlamaktır. Arızasız ve hatasız çalışma için

arttıkça,

için bir bilgisay1.r

Herhangi bir enerj i sisteminde; giriş ile çıkış arasındak

sistenlierinde de amaç uzun süreli arızasız ve hatasız

sayısı

matrisinin satırlarında minimal yollar ve sütunlannda m

sistemlerde

şekilleriyle ilgilidir.

detaylı hesaplama�'

II.KESME YÖNTEMİ

I.GİRİŞ

Bu da

bultnıut

programı yazılmıştır.

Keywords: Cutset Method,ReliabiJity Analysis

gerekmektedir.

için

durumlar

geçilebilir. Bu çalışmada; "kesme yöntemini" büyük

recent technologies., Abstract-In improving Reliability in Electric power systems are an important factor to mitigate of losing regarding to time. Reliability Analysis can be by hand in simple power systems.But this analysis aren't impossible by hand to large power systems. In this study cutset Method can be handled by computer program in complex power systems.

diğer

çizimi zor olacağında:

götüren

sistemin güvenilirlik analizi

kesme kümesinin

çalışan

halin_�

aıtrnası

"minimal kesme yöntemini" kullanmak daha uygundur

Anahtar Keiimeler·Kesme Metodu, Güvenilirlik Analizi

Tüm

sayısının

eleman

sistemlerde·

sistemi arızaya götüren absorblama durumları kolaylıkla

Yol rnatrisinde;

bulunabilir.

Herhangi bir sütundaki elemanlarm tümü "1" ise bu sütunu

F.Vatansever, Sak�r>'a Üniversitesi. Teknik Eğitim Fakültesi, Kampüs

kesme

F. Uysal, Saktuya Universilesi, Sakarya Meslek Yüksek Okulu

Y.Uyaroğ1u,E.Yamkoğlu, Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kampüs

180

temsil olur.

eden

eleman,

"birinci dereceden

Enerji Sistemlerinde Kesme Yöntemi ile Güvenilirlik Analizi

Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

F.Vatansever, F.Uysal, E.Yanıkoğlu, Y.Uyaroğlu

6.Ci1t, l.Sayı (Mart 2002)

Yl,p b)

m. KESME YÖNTEMİYLE SİSTEM

= 1 �i= 1,2,3, . ,m .

GÜVENİLİRLiGİNİ HESAPLAYAN PROGRAM

Herhangi iki sütunun karşılıklı toplanınasıyla oluşan yeni sütundaki tüm elemanlar sıfırdan farklı ise bu toplanan sütunları temsil eden elemanlar "ikinci dereceden kesme" oluşturur.

r:,p c)

.t:·,q = 1 => i = 1,2,3,

. . .

ı:.r = ı � i

1,2,3,

.. .

Bu şekilde toplanan sütun sayılarını

bilgisayardan

faydalamlabihr. Bu çalışmada geliştirilmiş olan program

''N''

elemanlı bir siternde minimal yoUann sayısı "m",

herbir elemanın arızalanma olasılığı (güvenilmezliği) de Gi olsun.

Başla

birer birer

arttırılarak N. dereceden kesmeye ulaşılır.

için

III.l. Programın Akış Diyagramı

dereceden kesme" oluşturur.

yapılması

analizlerinin

toplanan sütunları temsil eden elemanlar "üçüncü

�.q

kısa sürede

güvenilirlik

yapılabilir.

yeni sütundaki tüm elemanlar sıfırdan farklı ise bu

doğru

enerji sistemlerinde

ile yüzlerce elemanlı bir sistemin güvenilirlik analizi

Herhangi üç sütunun karşılıklı toplanmasıyla oluşan

Y;,p

Büyük

Elde edilen her yeni üst dereceli kesme, daha alt dereceli kesmelerden elenir.

i lN =

G(i)

11.2. Sistem Arıza Olasılığının Bulunması N adet kesme kümeli bir sitem için arıza olasılığı;

i = 1,2,

. . .

için

C; 'ler

minimal kesmeler olmak

uz ere ..

i=l ,m,l

j==l,N,l

y(i,j)

1-----6

şeklindedir. ihtimaller Teorisi'ne göre anza olasılığı;

P(T)

N i-I

N i-1

_L P(C;)- _L_LP(C i=1

i=2 }=1

;

Cj)+

i-1

+ LLL P(C; rıCj rıCk)i;::J

Kesmeleri hesapla

}=2 k=l

Alt dereceli kesmelerde mevcut olan üst

. + .

dereceli kesmeleri ele

şekli elde edilir. i. minimal kesme kümesinde m. olay

X im

Sonuç kesmelerini kullanarak arızalaruna olasılığını hesapla

ile gösterilirse;

Sonuçları görüntüle

arızaların

bağımsızlığı

goz ••

önüne

alınırsa

P(C;) P(Xn)nP(X;2)nP(Xi3)n... nP(Xtm) ==

elde edilir. Dolayısıyla

181

Dur

Enelj i Sistemlerinde Kesme Yöntemi ile Güvenilirlik

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Y.U)

F.Vatansever, F.Uysal, E.Yanıkoğlu,

6.Cilt, l.Sayı (Mart 2002)

_�·.!.._

111.2. Programın Çalıştırılına Sonuçları Örnek bir sistem üzerinde programın çalışma sonuçları aşağıda verilmektedir. A

E Yük 1

,.._

---

Yük2 B

c Yük3 ·

�le1litu� ı

2 3 4 5

Gı�vl!llilllıezl({:i . '

0.09 O. 13 0.08 O. 1 0.075

Şekil-I Örnek sistem

182

�r G �v��ilme!Ziikler .

,..,

. __

�.

-..

�

SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

Enerji Sistemlerinde KesmeYöntemi ile Güvenilirlik Analizi F.Vatansever, F.Uysal, E.Yanıko�lu,Y.Uyaroğlu

6.Cilt, 1 .Sayı (Mart 2002)

17.11.2001

• ,. �......�

r· •

••

1•

ı , •

o o o

ı ·1

ı ·O o ·o (1 ı ı �ı

</·-···-..

•

! •

,. ..... •'

183

Enerji Sistemlerinde Kesme Yöntemi ile Güvenilirli�

SAU Fen Btlimleri Enstitüsü Dergisi 6.Cilt, l.Sa)'l (Mart 2002)

.... .---:

F.Vatansever, F.Uysal, E.Yanıkoğ]u, v .u� .. --. -

1·3 1-4 1-5

""'··1-2-3 ihmal IXIU<.. 1 2 •4 ihmal 1-2-5 ihmal 1-3-4 ihmal 1-3-5 ihmal 1-4-5 ihmal •

111.3. SONUÇLAR

Yapılan bu çalışmada "kesme yöntemiyle" sistemlerin güvenilirlik analizinde; bilgisayarda yapılan yazılımın, zaman ve doğruluk açısından ne kadar büyük kolaylık sağladığı görülmektedir. Aynı zamanda sistemin büyük ve karmaşık olması, sistem analizini etkilememektedir. Bu

analizi

yapanlara,

program

büyük

kolaylıklar

sunmaktadır. Elle yapılan analizin program ile yapılan analizle hiçbir yönden kıyaslanınası söz konusu olamaz.

KAYNAKLAR [ 1] Yanıkoğlu, E. , "Enerji Sistemlerinde Güvenilirlik" , Ders notları, Sakarya , 2000 [2]

Vatansever,

"Borland

Delphi

ile

Görsel

Programlama", Ders notlan, Sakarya, 2000

184

...,.----,

•

SAÜ FEN BiLiMLERi ENSTiTÜSÜ DERGiS\ -- -YAZlM., ESASLAR\ --�-

c:en Bilımieri Enstitüsü Dergisi, bütün Fen ve Mühendıslık alanlannda

•o-J

�

� _ _ ______ --

kalıtelı araştırma ve çalışmaları içeren bir dergidır Dergide yayınlana�ak

;

4;" .tc

.�

'""1sları aşağıda verilmektedir. tıır:1 çıft sutun halinde en çok

.. �n�

•

degı�meden) basılacak. ancak şekılsel duzenlemeler; eger gerek gcrulurse Enstitu ta.rnfında�

� ,•, ır

en yuzune sayfa numarası vermeyiniz. Sayfa numaralarını sayf anın arka tarafına yumuşak bır

.r o; ' •• '

n ��enecek ..

8 snyfa olacak şrkılde haıırlnnrnal:dır Gonderılcn yayınlar

' ı �,r-'3yan

8. r

makalelerdeki duzeltmeler yazariara bıldırılccek ve bır hnfta içerisınde duzeltılmesı

,.: :-ırı so dn n. 2 cm . sağdan:

.. -yı ·.te koıoPlnr arası boşıuk

•

rırı c s

New

0.6 cm. O lm:ılı d ır.

I=i om c:ı n fontu kullanılarak tek nrnlıkln

."""" 1�1r bın asıl, toplarr 3 •

2 cm. üstten 3 cm. alttan· 3 cm. sadece ,·� snyfnda ustt�r

yı1zılrnıJiılfır [! lt�21��1. f,•..:mb.:ı:1er ve foun�.l

ır

.�.

15 gün içerisinde yaz arinr a durumu b ı l dirir bir belge venlecektır. Inceleme

d.:vıa ıyı çozunürlüğe sahip {lazer yazıcı tercıh edilırı bır kalitelı yaz:cıdan nlınmnlıdır.

;, 1

�

ve en geç

l•r t:

rı u

sr a tınlırıde, dı:;ketf'e kapyn'nnmı;; oi�VZIK �<,_yqy;..JCU

'./0

C3J '""r(l r

LıiJ.Ş�'r lmalıdır.

1 ı; ır b a � lıgının altında yazar ısimlerı ortalanarnk yaıılm.11ıdır.Y3znrln ılg

ıgıh J r ı!k SJ/�f!rli

: "' zı maııdı r. Konu başl ığı , yazar isimleri arası nda 2 sntı r boşluk olm:ılıdır. _ı ...··.'ldt: Turkçe ve Ingilizce ozet olmalıdır Eger maknlc lngılızcc ynzdmı� ıse Turkçe ozet ılave •

t�ı (;rn·r

hemen aıtında anahtar kelımeler verılrnelıdır .

: .� ·ı:bı clmalıdır . �

• •

•

.7 7 Ust ındısler 10. koyu Başlıklar Kaynaklar 10 Şekıl ve tablo ısınılen 8

f J, rıcpsı büyuk hari.

Alt indısler •

nç1gıdakı gibı ol malıdı r.

r :�-; _

:·: ��ı'1de ortnlnnmnlıdır

b..1slıg·nda n son ra ı kı satır ara verılmelı ve ortcılanmaııdır

'r �ı ·

ne � ny

o ı rıncı sutunda (soı taraf)

- rr.1!ıdır. lik once Turkçe. daha sorırcı

100 kelımeyı aşmam.n1ı ı Oz�t- Abstract) şek'wcft" lngilızce ozet veriımelıd1r Ozet·n t:vnJmı bo'd 1\d'.lk!t r

... 'T ı lıdı :-. :....�

ırıc sayf:ı binncı sutunun nitında o lm alıd ı r .

'·..,t Jn ıçınde ortnlnnmalı. Roma rakamı kullnnıimaiı. f::.gcr nt bn ş l � k nu ['e R... �m:ı !(_l,..ı,..--ır ;, :�,rı

s t ;ı rı da rt rakamlar

(1.1, ll, 1 ... ; Kt.ılinnılmnlıdır

t_,. t..4"·L� çızım fotograf ve resım şekıl oiarnk adlnnü,rılmı:,dır Sı:.'\k• b�; .

�, �r

ınd a bulunmalıdır. Ş ekil/ er mumkun

ı-'

OfdUQL�nc:ı �U!Un 'Çınde Cr!1 ..ınrn<1

.r-ı .;t·k

,·

'� •

ı 1f1C1k t�'t<

. ' ır •

g rn a ya ccı k şekılde ıse sayfa ı çı nde ortnlaıınrnk yerltJ�tırr'nıc� d. . �ıt1o bcışlıklnrı to blonun Lıst kısmında bulunm�iıdır. TnbıOiıl f rr• ımktd� Oı-.Jl.:_dd'l�'"' 1 r �i\:r t ı1 ·�rtn:c:ınmJII. ancak tek SUtUna Stgmnytıcak Şekı/de I[;C f,1yfa ı;ı'1t1 If� 1::-:r·:ı� �� -' r·�: �·ı ' ��a ka! edc deg t n ilen kaynaklar, metin ıçensınde verildıgt sırıyı g:rr: kc --c: r '".,,tt.� a. tı ,. , : · u mnrnl an d ı rıl a rak verılmelidir. Kaynaklarinı/gr/ı bllgtlcr bu tur. yız ır!ar:r, ı ı: "ı r�· ır.. ı ı� ve rnpor ndi, cılt numarası. sayfa numarJ/nn ve bnf; ı m t'ırıht :.�ırns.v::ı J .._•rı�:•ıt.''dır �

ı.

•.

t_ r