KOSGEB Projemiz Kabul Edildi

Firmamızın hazırladığı Dinamik Elastomer Mesnet Test Cihazı projemiz KOSGEB tarafından kabul edildi.

Depremlerin ülkemize vermiş olduğu maddi ve manevi zararların yüksek olması bu konudaki çalışmaların daha profesyonel olması ihtiyacını doğurmuştur. Bundan dolayı depremin etkilerinin simüle edilip doğuracağı zararların önceden tespit edilip çözüm önerileri üretilmesi amaçlanmıştır.Bu cihaz farklı tiplerdeki deprem yalıtımlarının dayanıklılığını yatay ve düşey hareketler uygulayarak ölçmektedir. Yurt dışında bu cihazlardan toplam üç adet bulunmaktadır ve verilen numuneler için test ücretleri çokyüksektir. Bu da hem zaman kaybı hemde yüksek maliyetlerdoğurmaktadır. Bu zararlardan kaynaklı olarak Türkiye'de de bu tip cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır. Üretilecek olan cihaz Türkiye'de bir ilk olacaktır. Gelişen deprem yalıtım sektörleri için üretilecek olan bu cihaz daha az maliyet ve zamandan kazanç sağlayacaktır. Böylelikle yurt dışına olan bağımlılık azalacak ve yerli üretim olacak olan cihazlarımız yurt dışı ürünler ile rekabet ortamı sağlayacaktır.Ülkemizde yapılması planlanan özel köprüler ve yüksek binaların yalıtım testlerinin gerçekleştirilmesi için de bu cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır.

Ülkemizde meydana gelen depremlerde önemli derecede can kaybı, mal kaybı ve ekonomik kayıp meydana gelmiştir. Örneğin 17 Ağustos 1999'da İzmit'in 11 km güneydoğusunda meydana gelen depremde 18.373 can kaybı, 96 bin 796 konut ve 15 bin 939 ağır iş yeri hasarı kayıtlara geçmiştir. Bu kadaryıkıma neden olan bir doğal afet için hasarın en aza indirgenmesinin başında deprem yalıtım sistemleri ile binaların deprem performanslarının belirlenmesi gelmektedir. Deprem yalıtım sistemlerinin dayanıklılığını ölçmek için üretilecek olan bu test cihazı ile depremde meydana gelebilecek maddi ve manevi zararları indirgemek ve deprem yalıtım sistemlerinin kalitesini ve güvenilirliğini arttırmak hedeflenmiştir.Dünyada sayılı araştırma ve geliştirme merkezlerinde, Türkiye'de ise muadili olmayan deprem izolasyonunda kullanılan elastomer mesnet test cihazının argesi yapılarak servo teknolojisi ile geliştirilip yüksek veri toplama ve işleme kabiliyetine sahip elektronik kontrol üniteleri ile üretilmesidir.Proje kapsamında, ilgili standartların kontrolü ve taranması cihaz dizayn ve arge süreci, üretim öncesi sistem kontrolü ve analizi (Solid Works yazılımı yardımı ile), servovalfve sensörgibi ürünlerin sistemle uyumlu hale getirilmesi süreci, standartlara uygun testlerle cihazın kontrolü, projenin sunumu ve reklamı aşaması vardır.Bu projenin hazırlanışı ile Türkiyenin ihtiyacı olan deprem izolasyonunun elemanlarından olan elastomer mesnetlerin testi yurtdışına bağımlılık kalmadan gerçekleştirilecektir. Bu proje ile sadece statiktestlerden ziyade dinamiktestlerde gerçekleştirilerekdoğal koşullara en uygun şartlarsağlanmış olacaktır.

Cihaz Bileşenleri
1. Mekanik grubu
  • 100 ton kapasiteli 4 kolonlu kaynaksız tip, vida bağlantılı düşey yönlü yaklaşık 500 mm’lik piston stroğuna sahip yükleme test gövdesi (ana gövde ve pistondan oluşur)
  • 20 ton kapasiteli hidrostatik, dinamik testlere elverişli 250 mm stroke ve 628 mm/sn hıza sahip yatay yükleme gövdesi
  • 100 ton kapasiteli düşey ve 20 ton kapasiteli yatay yükleme gövdelerinin mekanik bağlantı elemanları
2. Hidrolik ünite grubu
  • Toplamda yaklaşık 4000 lt kapasiteli hacime sahip 4 adet hidrolik tank
  • Toplam 4000 İt hacimli(yaklaşık 250 teneke) hidrolik yağ
  • Çek valf, yön valfleri, emniyet valfleri
  • Hidrolik 700 bar basınca dayanıklı hortum ve bağlantı parçaları
  • Fanlı ve sulu soğutma sistemleri (eşanjör)
  • Termostat
  • Filtreler
3. Servo hidrolik grubu
  • Manifold
  • Akümülatörler
  • Servo valfler (3 bölmeli) (MOOG)
  • Ve bağlantı elemanları
4. Elektrik, elektronik ve sensör grubu
Sensör Grubu :
  • 2 adet temassız piston içi SSI tipi MTS Marka 1 mikron çözünürlük ve hassasiyetinde deplasman sensörü ( sensörler yatay ve düşey pistonların içine entegre edilecektir.)
  • 100 ton kapasiteli düşey yükleme gövdesi için universal (çekme - basma yönlü) sınıf 0,5 hassasiyetinde load cell
  • 20 ton kapasiteli yatay dinamik yükleme gövdesi için hızlı tepki süreli (fatigue rated) sınıf 0,5 hassasiyetinde 25 ton kapasiteli load cell
  • Ve gövde bağlantı elemanları
Elektrik Elektronik Grubu :
2 adet Doli elektronik kontrol ünitesi;
  • Maksimum 9 slotlu
  • 5 kHz veri toplama ve veri işleme kapasitesine sahip (5000 sample/sn),
  • Eternet ve USB ile PC haberleşme sağlayabilen
  • Dahili pozisyon slotu bulunan, servovalf bağlantısı için dahili sokete sahip ve ± 10 Volt (16 bit) analog komut çıkısına sahip sürücü ara yüzü, 8 adet slot; strain tipi kuvvet sensörlerine , incramantel ve LVDT tipi pozisyon sensörlerine , SSI tipi pozisyon tipine ve ekstensometre (clip on, otomatik, lazervb.) sensörlerine bağlanabilir,
  • Dahili RS232 çıkışına sahiptir. Bu çıkış ile 4 adet harici donanıma bağlanabilir, (ekran, klavye vb.)
  • Pistonların hareket kontrolü için 2 adet RMC7 uzaktan kumanda konsolu
5. Yazılım Grubu
  • Üretim ve dizayn amaçlı kullanılan solidworks yazılımından ve kullanabildikleri ve raporlayabildikleri test yazılımından oluşmaktadır.
Sistemin Çalışma Prensibi

Sistem çalışması; Elektronik kontrol birimleri ile sensörlerden ve servovalften sistemin yükdeplasman ve kapalı devre çevrim verilerini(PID) 5 kHz toplanıp işlenerek sistemi en hassas şekilde kontrol edecek şekilde gerçekleşmektedir.

Sistemin işleyişi; Öncelikle düşey ve yatay yönde mevcut pistonların sürtünmesi minimuma indirilerek üzerindeki yük ve pozisyon(temassız piston içi SSI tipi) sensörlerinin kalibrasyonu elektronik kontrol ünitesi aracılığıyla yapılır. Sonra servovalf-yük ve pozisyon sensörlerinden gelen veriler senkronize değerlendirilerek cihaza gönderilen sinyale karşın alınan tepkiye ve standartlardaki taleplere göre Yük ve Deplasman PID ayarlamaları yapılır. Böylece cihazın içdinamiklerine göre en iyi ayarlamalarsağlanmış olur. Bu aşamalardan sonra kullanıcılar testleri gerçekleştirebilirler.

Cihaz tasarımında önemli ve işleyişi etkileyen parametrelerin mühendsilği şu şekildedir. Pistonları alanları ; Basınç = Kuvvet/Alan formülünden yola çıkılarak hesaplanır. Çalışma basıncımız 240 Bar ve örneğin düşeyde uygulamamız gereken kuvvet 1000000 N'dur. Bu verilerden düşey piston alanı bulunur. Seçilen pompalaryaklaşıktoplam 400 lt/dak hıza sahiptir. Bu debi pistonlarımızın alanlarına ve gereken test hızına göre belirlenmiştir. ( Mesela pompamız 10 lt/dk olasydı bu 10000 cm3/dk demek olucaktı ve yine piston alanımız 50 cm2 seçilseydi bu sistemin maksimum hızı 200 cm/dk olacaktı. Saniyede ise 3,33 cm veya 33,3 mm hıza sahip olacak bir sistem tasarlanmış olacakdı.) Yine sistem için gereken dinamik hız bilinen statik hız hesabına yapılmamalıdır. Dinamik hız = 2 x pi x F(frekans) x A (Amplitude) formülünden bulunur.(Mesela 1 Hz frekansta ve 50 mm lik bir genlikte çalışan sistem saniyede 314 mm lik bir hız ile çalışıyordemektir.) Bu hesaplamalar nedeniyle 350 lt/dk kapasiteye sahip 3 bölmeli servovalfseçilmiştir. Tasarımı etkileyen bir diğer parametre ise yatay yönde dinamik kuvvet ve hız değişiminin kütleye uyguladığı ivmelenme etkisi yani G'dir. Bu ise Gx10000 = (2xpixf)'in karesixA formülü ile bulunur. Sonra bulunan G, F=m(kütle)xa(yani g) formülünde yerine konarak toplamda sistemde dinamik etkiden oluşacakyatay kuvvet hesaplanır. Özetle sistemin tasarımı ve işleyişi bu temel fizik prensiplerinden yola çıkılarak detaylandırılır.

Dinamik sistemlerin kontrolü zordur. Pozisyon ve yük değişimi oldukça hızlı ve tekrarlıdır. Bu değişimi kontrol etmek amacıyla; sistemde saniyede 5000 veri toplayıp işleyebilen(5 kHz) kontrol ünitesi, Fatigue Rated Load Cell(Hızlı tepki süreli yük hücresi), Piston içi temassız SS11 mic. hassasiyetinde pozisyon sensörü ve yine hızlı tepki süreli dinamiktip Moog 3 bölmeli ( 3 stage) servovalfseçilmiştir.

Sistem Fonksiyonları

Elastomer Mesnet; kauçuk bazlı bir materyal olup çelik plakalarla ve kurşun çekirdek gibi takbviye birimlerle desteklenmiş özel üretim ve tasarıma sahip bir malzemedir. Çelik plaka ve kurşun çekirdek gibi takviyeler kauçuğa ekstra dayanım ve sönümleme özelliğini arttırma fonksiyonu kazandırmak amacıyla yapılmaktadır. Elastomer mesnet uygulamaları ile depremin ani sismik ve yıkıcı periyodu düşürülerek yapıya etkisi dalga boyunu arttırmak süratiyle yansıtılacaktır. Yani elastomer mesnet tip testlerinde önemli iki parametre mevcuttur. Bunlar; frekans ve dalga boyu etkisidir. Bu projemizde hazırlanan cihazımız hazırlanan numunlerde tip testlerini gerçekleştirecektir. Bu testleröncelikle düşey yönde bina yükü simüle edilerek, sonrasında yatay yönde 0,5 Hz lik frekans sabit tutularak elastomer mesnet kalınlığına bağlı olarak(kalınlık yatay yöndeki hareketle eşdeğerdir. Örneğin elastomer mesnet kalınlığı 50 mm ise ve dalga boyu 50 mm seçilirse %100 deformasyon uygulanmış olur.) dalga boyu %150 e kadar çeşitli aralıklarla arttırılacak(yatay deformasyon etkisi) ve sabit frekans altında deformasyon davranışı kontrol edilecektir. Diğer bir test fonksiyonunda ise elastomer mesnete %100 sabit deformasyon uygulanarak, frekans 2 Hz'e kadar çeşitli adımlarla arttırılır. Böylece elastomer mesnet üzerinde frekans etkisi test edilmiş olur. Bu iki parametreye göre yatay yönde kuvvet - deformasyon grafikleri elde edilir ve bu grafiklerden ilgili dayanım parametreleri çıkarılır.