BETON KARAKTERİSTİK BASINÇ DAYANIM TESTİNİN BİLGİSAYAR KONTROLLÜ OLARAK YAPILMASI

Transkript

1 BETON KARAKTERİSTİK BASINÇ DAYANIM TESTİNİN BİLGİSAYAR KONTROLLÜ OLARAK YAPILMASI Serkan DİŞLİTAŞ Çorum Meslek Yüksekokulu Bilgisayar Teknolojisi ve Programlama Raşit AHISKA Teknik Eğitim Fakültesi Elektronik - Bilgisayar Eğitimi Bölümü ahiska@gazi.eu.tr Hilmi YANMAZ Çorum Meslek Yüksekokulu Elektrik Programı hyanmaz@gazi.eu.tr ÖZET Bu çalışmaa, beton karakteristik basınç ayanımının bilgisayar kontrollü olarak test eilmesine yönelik bir sistem geliştirilmiş ve çalışması incelenmiştir. Geliştirilen sistemin arayüz yazılımı ayarlar, test, veritabanı ve raporlama olmak üzere 4 ana bölümen oluşmaktaır. Ayarlar bölümüne port iletişimi, test başlama-bitiş kriterleri ve test tanımlama bilgilerine yönelik üzenlemeler yer almaktaır. Test bölümüne, seri port üzerinen haberleşme yapılarak testin başlatılması ve bitirilmesi sağlanmaktaır. Ayrıca numune bilgileri ve ölçüm eğerlerinen betonun karakteristik basınç ayanımı otomatik olarak hesaplanmaktaır. Veritabanı bölümüne, test verileri ve test tanımlama bilgileri tutulmaktaır. Raporlama bölümüne, test sonuçları grafik estekli olarak ekran ve yazıcıya verilmekteir. Sisteme beton pres makinesinin kontrol eilmesi ve numune test verilerinin öğrenilmesine iletişim özellikli Omron K3NX moel akıllı sinyal işlemci kullanılmıştır. Sistem yazılımı Borlan Delphi görsel programlama ili kullanılarak grafik arayüzlü olarak tasarlanmış ve animasyonla esteklenmiştir. Geliştirilen sistem ve yazılımı sayesine, beton karakteristik basınç ayanım testinin kolay, hızlı ve güvenilir bir şekile yapılması sağlanmıştır. ABSTRACT In this stuy, a computer controlle system which tests characteristic pressure resistance of concrete was evelope an its running system was examinate. The interface software of the esigne system consists of 4 main parts; setup, test, atabase an reporting. In the setup part, there are arrangements for the port communication, test start-stop criterion an test escription informations. In the test part, the test is starte an stoppe by communication serial port. In aition this, characteristic pressure resistance of concrete is calculate automatically from the concrete specimen informations an this specimen ata measurements. In the atabase part, there are test ata an test escription informations. In the reporting part, test results are given to the monitor an the printer as a graphic esign. In the system, a Omron K3NX - intelligent signal processor which has communication output-type was use for controlling the concrete press machine an learning of concrete specimen test ata. The system software was esigne as graphic interface by Borlan Delphi which is a visual programming language, an system software was supporte with animation. Test of the concrete characteristic pressure resistance can be mae easily, quickly an reliably with this evelope system an system s software. Anahtar Kelimeler: Bilgisayarlı Kontrol, Veri Toplama, Beton Testi 1. GİRİŞ Günümüze can ve mal kaybına yol açan eprem, sel gibi oğal afetler ile savaş gibi yıkım gücü olan etkenleren olayı yapıların güvenli bir şekile yapılması büyük önem taşımaktaır. Bu neenle beton kalitesinin belirlenerek stanartlara uygun bir şekile üretilmesi gerekmekteir. Yapılan araştırmalar beton özelliklerinin basınç ayanımı ile aynı yöne eğiştiğini göstermiştir. Bu neenle günümüze beton kalite kontrolü, stanart numunelerin kullanılığı basınç ayanım eneyleriyle yapılmaktaır. Bu yöntem beton karışımınan belirlenmiş kurallara uygun olarak numuneler alınıp stanart boyutlaraki küp veya silinir kalıplara olurulması (Şekil 1), bakım ve kür, eneyin yapılışı ve sonucun alınması aşamalarıyla stanart bir hal almıştır. Deney sonucu basınç ayanımı, kontrolü yapılacak beton öküm işine aynı harmanan alınan eney numunelerinin ortalama basınç ayanımıır. Betonun basınç ayanımına esas olan betonun yaşıır. Betonun basınç ayanımı zamana bağlı olarak artmakta olup, bu artış 28 güne kaar hızlı sonrasına yavaştır. Beton pratik yönen 3., 7., 28. ve 90. günlere basınç ayanım testine tabi tutulabilir. Fakat bütün evletlerin stanartlarına, hesaplamalar ve eğerlenirmeler için 28 gün basınç ayanımı esas alınmaktaır. Beton sınıflanırmasına esas alınacak 28 günlük karakteristik basınç ayanımlarının tayinine, 150mm x 300mm lik silinir veya 150mm x 150mm x 150mm lik küp eney numuneleri kullanılmaktaır. Tablo 1 e TS EN e göre beton sınıfları ve 28 günlük basınç ayanım eğerleri verilmiştir [1, 2].

2 2 Geliştirilen sistemin arayüz yazılımı ayarlar, test, veritabanı ve raporlama olmak üzere 4 ana bölümen oluşmaktaır. Sistem yazılımı Borlan Delphi görsel programlama ili kullanılarak grafik arayüzlü olarak tasarlanmış ve animasyonla esteklenmiştir [5]. Geliştirilen yazılımın basınç ayanım testine yönelik arayüz görüntüsü Şekil 3 te görülmekteir. (mm) Şekil 1. Küp ve silinir şekline numune kalıpları Tablo 1. Beton Sınıflarına Göre 28 Günlük Karakteristik Basınç Dayanımları Karakteristik Basınç Dayanımı MPa, (kgf/cm 2 ) Beton Sınıfı Silinir (150mmx300mm) Küp (150mmx150mmx150mm) C (160) 20 (200) C (180) 22 (220) C (200) 25 (250) C (250) 30 (300) C (300) 37 (370) C (350) 45 (450) C (400) 50 (500) C (450) 55 (550) C (500) 60 (600) Not : MPa = N/mm 2 = 10 kgf/cm 2 Basınç ayanımı betonun birim yüzey alanının taşıyabileceği en büyük gerilme olarak tanımlanmaktaır. Beton basınç ayanımı (p) Eş. 1 e verilmekteir ve birimi N/mm 2 ir. p F/A (1) Buraa F, beton yüzey alanına uygulanan maksimum eksenel kuvvet (kırılma yükü) olup birimi N ir. A ise mm 2 cinsinen beton kesit yüzey alanıır [1, 2]. 2. TASARLANAN SİSTEM VE YAZILIMI Beton karakteristik basınç ayanım testinin bilgisayar kontrollü olarak yapılmasına yönelik geliştirilen sistemin genel bağlantı şeması Şekil 2 eki gibiir. Sisteme beton pres makinesinin yük uygulamaya başlatılması, ururulması, maksimum ve anlık yük eğerlerinin alınması ve bu eğerlerin sıfırlanması amacıyla bilgisayar ile haberleşebilen Omron K3NX moel akıllı sinyal işlemci kullanılmıştır. Bilgisayar ile akıllı sinyal işlemci arasına RS232C seri iletişim yöntemi kullanılarak gerekli haberleşme sağlanmaktaır. Beton pres makinesinin yük uygulamaya başlatılması ve ururulması amacıyla akıllı sinyal işlemcinin LL (out 1) çıkışı kullanılmıştır. Beton pres makinesine BAR aralıkta ölçüm yapabilen 4-20mA çıkışlı basınç transmitteri yerleştirilmiştir [3, 4]. Yazılımın ayarlar bölümüne, K3NX ile seri iletişim bağlantısına yönelik port ayarları, sistem güvenlik ayarları, imza yetkileri ve test verilerinin alınmaya başlama-bitiş kriterleri gibi çeşitli tanımlama bilgileri yer almaktaır. Ayarlar bölümüneki Test Başlama Alt Yük Değeri ile ölçülen verilerin kayıt altına alınmaya başlama eğeri belirlenmekteir. Sisteme betonun kırılması ile test işlemi olayısıyla a ölçüm eğerlerinin alınması bitirilmiş olmaktaır. Sisteme betona uygulanan yük eğerinin, ayarlar bölümüne belirlenen Kırılma Yük Düşme Değeri kaar üşmesi urumuna betonun kırılığı kabul eilmekteir. Bu eğerin büyüklüğü ile e kırılmaaki hassasiyet belirlenmiş olmaktaır. Test bölümüne, seri port üzerinen haberleşme yapılarak testin başlatılması ve bitirilmesi sağlanmaktaır. Girilen numune bilgileri ve ölçüm eğerlerinen betonun karakteristik basınç ayanımı otomatik olarak hesaplanmaktaır. Numune karakteristik basınç ayanım eğeri, numuneye uygulanan maksimum yükün, numune kesit alanına bölünmesi ile hesaplanmaktaır (Eş.1). Geliştirilen yazılıma beton pres makinesinin yük uygulamaya başlatılması ve ururulması, maksimum ve anlık yük eğerlerin okuması ve ayrıca maksimum yük eğerinin sıfırlanması amacıyla Tablo 2 e verilen komutlar kullanılmaktaır. Buraa blok başlangıcı (STX) için Chr(2), blok bitişi (ETX) için ise Chr(3) karakteri kullanılmaktaır. BCC (Block Check Control) eğeri ise komut verisi için kontrol amaçlı ele eilen karakter eğeriir. Sisteme maksimum yük eğeri sıfırlanıktan sonra, test işlemi başlatılmaktaır. Programa LL eğeri 0 yapılarak beton pres makinesinin yük uygulaması sağlanarak yük eğerleri ölçülmeye başlanır. Herhangi bir ana ölçülen yük eğeri LL en üşük oluğuna ise beton pres makinesi ururulur ve ölçüm işlemi biter. Buraa LL eğeri yapılmak suretiyle beton pres makinesinin yük uygulaması ururulmaktaır [4]. Veritabanı bölümüne, ele eilen test verileri ve test tanımlama bilgileri tutulmaktaır. Sistem veritabanı güvenlik tablosu, numune bilgileri tablosu ve test veri osyası olmak üzere 3 bölümen oluşmaktaır (Şekil 4). Sistem veritabanına ait tablolar Paraox ile oluşturulmuş olup, test veri osyası için text osya kullanılmıştır. Raporlama bölümüne numune bilgileri ve test sonuçları grafik estekli olarak ekran ve yazıcıya verilebilmekteir (Şekil 5).

3 1 6 9 RD SD SG 5 Beton Pres Makinesi RS232C OUTPUT (12-24VDC 50mA Max) 24 VDC + - SG SD RD COM VDC 80mA LL Çıkış Röle (Başla/Dur) Basınç Transmitter (Siemens) BAR 4-20 ma Çıkış VAC Omron K3NX - Akıllı Sinyal İşlemci (Bilgisayar Haberleşme Özellikli) Şekil 2. Tasarlanan sistemin genel bağlantı şeması Tablo 2. Geliştirilen sisteme yönelik Omron K3NX (Akıllı Sinyal İşlemci) haberleşme komutları Komut Açıklama STX C ETX + BCC Maksimum Değer Okuma STX C ETX + BCC Anlık Değer Okuma STX ETX + BCC Maksimum Değer Reset STX C ETX + BCC Presi Çalıştır (LL 0) STX C ETX + BCC Presi Durur (LL 99999) Beton karakteristik basınç ayanım testinin yapılmasına yönelik akış şeması Şekil 6 a görülmekteir. Test arayüzü üzerinen numune öküm yeri ve kullanım alanı seçilikten sonra numune no, beton cinsi, beton ebaı, numune alım tarihi, test tarihi ve numune yaşı gibi bilgiler kolaylıkla girilebilmekteir. Numuneye yönelik kesit ve şart limiti ise otomatik olarak ele eilmekte olup ayrıca girilmesine gerek kalmamaktaır. Testin başlatılması ile birlikte numune bilgilerinin alınmasının arınan seri iletişim kontrol eilerek akıllı sinyal işlemci ile bağlantının olup olmaığı belirlenmekteir. Bağlantı kurulmaığına ilgili mesaj verilerek test işlemi sonlanırılmaktaır. Bağlantı kuruluğuna ise akıllı sinyal işlemci test için başlangıç eğerlerine ayarlanarak beton pres makinesinin yük uygulaması sağlanmaktaır.

4 Başla Numune Bilgilerini Al Cihaz Bağlantısı Var mı? Cihazı Teste Hazırla Şekil 3. Basınç ayanım testine ait arayüz görüntüsü Beton Presini Çalıştır A. Güvenlik Tablosu Kullanıcı Aı Yetki Seviyesi Şifre Maksimum ve Anlık Yük Değerlerini Al Sistem Veritabanı B. Numune Bilgileri Tablosu No Kullanılan Yer Cins Eba Kesit Alım Tarihi Test Tarihi Yaş Yaş Şart Limiti Kırılma Yükü Mukavemet Test Veri Dosyası 'Test Başlama Alt Yük Değeri Geçili mi? Zaman, Anlık Yük ve Maksimum Yük eğerlerini işle C. Test Veri Dosyası Zaman Anlık Yük Maksimum Yük Beton Kırılması var mı? Şekil 4. Sistem Veritabanı Beton Presini Durur Basınç Hesaplarını Yap Uyarı Cihaz ile bağlantı yok Veriler Kayeilsin mi? Numune Bilgilerini Kayet ve Ölçülen Verileri Numune Deney Dosyasına Yaz Bitir Şekil 5. Basınç ayanım testi rapor sayfası Şekil 6. Basınç ayanım testi akış şeması

5 Betona uygulanan anlık ve maksimum yük eğerleri ortalama 0,1Hz frekansına bilgisayar ortamına alınmaktaır. Eğer alınan anlık yük eğeri, Test Başlama Alt Yük Değeri nin altına ise bu veriler ikkate alınmaz, üstüne ise anlık ve maksimum yük eğerleri ile zaman verileri tutulur. Ayarlar bölümüne belirlenen Kırılma Yük Düşme Değeri kaar bir üşmenin, betona uygulanan yükte olması urumuna beton kırılması gerçekleşmekteir. Beton kırılmaığı sürece, betona artan yük uygulanmaya evam eilmekte ve ele eilen veriler kayıt altına alınmaktaır. Betonun kırılması ile birlikte otomatik olarak beton pres makinesi ururulmakta ve beton karakteristik basınç ayanım hesapları yapılmaktaır. İsteğe bağlı olarak test işlemine ait numune bilgileri kayeilmekte ve test ölçüm verileri (zaman, anlık basınç, maksimum yük) ni içeren Numune Test Dosyası oluşturularak test işlemi bitirilmekteir. Yazılıma stanartlara uygun eğerler ile test sonuçları karşılaştırılarak test işleminin başarı urumu ve beton kalitesi belirlenebilmekteir. Numunelere ilişkin test sonuçları liste haline verilmekte ve isteniğine e rapor alınabilmekteir. Basınç ayanım raporuna numune testlerine ait bilgiler, test sonuçları ve ortalama eğer verilmekteir. Ayrıca rapora test grafiği çizilerek, görsel olarak numunelerin kırılmaları incelenebilmekteir. 3. SONUÇLAR Beton kalitesinin tayin eilmesine basınç ayanımı en önemli faktörleren biriir. Bu çalışmaa beton basınç ayanımının bilgisayar kontrollü olarak test eilmesine yönelik bir sistem geliştirilmiş ve çalışması incelenmiştir. Sisteme yönelik geliştirilen yazılım sayesine, beton pres makinesi üzerinen başlatma ve ururmaya gerek kalmaan bilgisayar kontrollü olarak testlerin yapılması sağlanmıştır. Böylelikle beton kırılması gerçekleştikten sonra presin hala yük uygulaması otomatik olarak önlenerek koruma yapılmış olmaktaır. Ayrıca beton basınç ayanımına yönelik mevcut hesaplamaların bilgisayar estekli olarak hızlı ve güvenli bir şekile kolaylıkla yapılması a mümkün olmaktaır. Sisteme RS232C seri iletişim yöntemini kullanılarak bilgisayar ile haberleşebilen Omron K3NX moel akıllı sinyal işlemci kullanılmıştır. Yazılıma akıllı sinyal işlemci ile bilgisayar arasına, veri iletişime yönelik hata kontrol yoramları kullanılarak veri güvenliği sağlanmıştır. Sistem yazılımı Borlan Delphi görsel programlama ili kullanılarak grafik arayüzlü olarak tasarlanmış ve animasyonla esteklenmiştir. Arayüz yazılımı yarımıyla kolayca girilen bilgiler ve ele eilen ölçüm eğerleri sayesine betonun basınç ayanımının otomatik olarak hesaplanması ve verilerin veritabanına kayeilmesi sağlanmıştır. Test esnasına betonun kırılması animasyonla gösterilmiş ve grafik ile esteklenen basınç ayanım raporunun ekran ve yazıcıya verilmesi sağlanmıştır. Yapılan basınç ayanım testleri veritabanına tutuluğunan, isteniliğine geçmişe yönelik olarak incelemelerin yapılması ve raporların alınması mümkün olmaktaır. Ayrıca yazılıma küp ve silinir şekline eğişik boyut ve stanartlara beton numunelerine yönelik basınç ayanım testlerinin yapılması mümkün kılınmıştır. Bu özellikler sayesine sistemin kullanışlılığı artırılmış ve beton karakteristik basınç ayanım testinin kolay, hızlı ve güvenilir bir şekile yapılması sağlanmıştır. KAYNAKLAR [1] Şimşek, O., Beton ve Beton Teknolojisi, Seçkin Yayıncılık, Ankara, 2004, pp [2] Şimşek, O., Beton Bileşenleri ve Beton Deneyleri, Gazi Ü. Tek. Eğt. Fak., Ankara, 2004, pp [3] Güral, O., Algılayıcılar ve Dönüştürücüler, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 2000, pp [4] Omron, K3NX Communication Output-Type Intelligent Signal Processor Operation Manual, [5] Internet : Delphi Türk, Türkçe Delphi Kaynak Sitesi, ( ). Yazılımın ayarlar bölümüne, beton basınç ayanımına yönelik test verilerinin alınmasına belirli kriterler belirlenebilmekteir. Buraa ölçüm verilerinin kayıt altına alınmaya başlaması için Test Başlama Alt Yük Değeri ile kırılmanın belirlenebilmesi için ne kaarlık bir yük üşmesinin geçerli olacağına yönelik Kırılma Yük Düşme Değeri kriter olarak verilmekteir. Bu sayee betona uygulanan yük ölçümünü, kayıt altına alma aralığı ve hassasiyeti belirlenmiş olmaktaır.