İZOTROP VE ANİZOTROP ANKASTRE KİRİŞLERDEKİ GERİLME ANALİZLERİNİN İNCELENMESİNE YÖNELİK ÖRNEK BİR UYGULAMA

Transkript

1 İZOTROP VE ANİZOTROP ANKASTRE KİRİŞLERDEKİ GERİLME ANALİZLERİNİN İNCELENMESİNE YÖNELİK ÖRNEK BİR UYGULAMA Ümran ESENDEMİR 1, Ayşe ÖNDÜRÜCÜ 1 ÖZET Bu çalışmada; düzgün ve üçgen yayılı yüke maruz ankastre bir kiriş için izotrop ve anizotrop durumunda gerilme analizleri yapılmıştır. Örnek malzeme olarak izotrop durumunda polyester malzeme, anizotrop durumunda farklı hacim oranları ve farklı oryantasyon açılarında cam fiberle takviyelendirilmiş polyester kompozit kullanılmıştır. İzotrop durumda, gerilme bileşeni en alt ve en üst yüzeylerde maksimum, x ekseninde x sıfırdır. Anizotrop durumda üniform yayılı yüke maruz kirişlerde x gerilme bileşeni 0 ve 90 için alt ve üst yüzeylerde maksimum iken, 30, 45 ve 60 oryantasyon açıları için üst yüzeyde maksimumdur. Buna karşılık; üçgen yayılı yüke maruz kirişlerde x gerilme bileşeni malzeme özelliklerinin x- eksenine göre simetrisinden dolayı bütün oryantasyon açıları için üst ve alt yüzeylerde maksimumdur. Hem izotrop, hem de anizotrop durumda xy gerilme bileşeni alt ve üst yüzeylerde sıfır, x ekseninde maksimumdur. İki farklı yükleme durumu için elde edilen ve gerilme değerleri tablolar ve grafikler halinde x xy verilmiştir. En büyük elastik gerilmelerin üniform yük durumunda, en küçük elastik gerilmelerin ise üçgen yayılı yük durumunda elde edildiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzeme, Ankastre Kiriş, Farklı Yüklemeler, Gerilme Analizi ABSTRACT In this study, a stress analysis is carried out in isotrop and anisotrop cantilever beams subjected to uniform and linearly loads. In this solution, polyester material is used for isotrop case, however; glass-reinforced polyester composite material in different volume fractions and different orientation angles is used in anisotrop case. In isotropic case, stress component of x is maximum at the upper and lower surfaces and is zero on the x axis of beam. But, in anisotropic case, the stresses are at the same at the upper and lower surfaces of the beam for 0 and 90 orientation angles of beams subjected to uniformly loads. But, it is maximum at the upper surface for 30, 45 and 60 orientation angles. For beams subjected to linearly distributed loads are maximum at the upper and lower sides for 0, 30, 45, 60 and 90 orientation angles because of the symmetry of the material properties with respect to the x axis. For isotrop and anisotrop cases, stress component of is zero the upper and lower surfaces and is maximum on the x axis of the beam. The intensity of the stress components of and are given as Tables and Figures. It is shown that maximum the intensity of x xy xy 1 Süleyman Demirel Üniversitesi Müh.-Mim. Fak., Makina Müh. Böl. Isparta esen@mmf.sdu.edu.tr, ondurucu@mmf.sdu.edu.tr 1

2 the stress is obtained for uniformly load, however, minimum the intensity of the stress is obtained for linearly distributed load. Keywords: Composite Material, Cantilever Beam, Different Loads, Stress Analysis 1.GİRİŞ Elyaf takviyeli kompozit malzemelerin kullanımı her geçen gün yaygınlaşmaktadır. Takviye ve matriks malzemesinin cinsi, takviye malzemesinin oranı gibi parametreleri değiştirmek suretiyle kompozit malzemenin mekanik özelliklerini ayarlamak mümkündür. Takviye malzemesinin hacim oranı arttıkça kompozit malzemenin dayanımı artmaktadır [1]. El yatırma ve kapalı kalıp yöntemleriyle elyaf olarak silan kaplı sürekli cam elyaf (Ecamı), matriks malzemesi olarak polyester kullanmak suretiyle tek doğrultuda oluşturulan kompozit malzemelerin çekme dayanımlarının elyaf hacim oranı ve elyaf yönüyle değişimi incelenmiştir. Elyaf hacim oranı arttıkça çekme dayanımının arttığı gözlenmiştir. Aşınma direnci ve sürtünme katsayısı gibi tribolojik özelliklerin elyaf hacim oranı ve elyaf doğrultusu ile ilişkileri, pim-disk tipi aşınma deney düzeneğinde incelenmiştir. Elyaflara paralel doğrultuda yapılan ölçümlerde en iyi aşınma direnci, % 15 elyaf hacim oranında gözlenmiştir [2]. Gemci ve Ulçay [3], rastgele dağılımlı lif takviyeli polimerik kompozit malzemelerin aşınma direncini araştırmışlardır. Lif takviyeli polimerik kompozit malzemelerle ilgili deneysel çalışmada; %1, %3, %5 hacimsel oranlı Kevlar 49, Novoloid, E- Cam lifi takviye ve grafit tozu, alüminyum tozu dolgu malzemeli karışımlı malzemeler aşınma testine tabi tutulmuşlardır. Çalışma sonucunda, Kevlar 49 ve E-Cam lifleri ile takviyelendirilen kompozit malzemede aşınma direncinin yüksek olduğu ve hacimsel oranın arttırılmasıyla daha da yükseldiği gözlenmiştir. Yazıcı ve Ülkü [4], iki boyutlu rastgele dağılı kısa cam elyaf takviyeli polyester matriksli plaklarda çekme hızının kompozit mukavemeti üzerindeki etkilerini araştırmışlardır. Bir, iki ve üç tabakalı kompozitler üretmişlerdir. Elde ettikleri test sonuçlarına göre çekme hızı arttıkça kompozit mukavemetinde düşme gözlenmiştir. Düzlemsel gerilmeler etkisindeki simetrik ve asimetrik plakalar için tabakalı kompozit teorisi kullanılarak Arall ve Glare plakların anizotrop davranışları incelenmiştir [5]. Alüminyum folyo, polyester reçine emdirilmiş kağıt ve cam elyaf kullanılarak elde edilen petek yapılı kompozitlerin maksimum kırılma dayanımı ve deformasyon değerleri, enerji absorbe özellikleri, basma ve çarpma yükleri altında araştırılmıştır. Petek yapılı hücrelerle farklı hücre boyutu ve malzeme seçimi ele alınarak optimum değerler elde edilmiştir [6]. Sayman ve Kayrıcı [7], serbest ucundan tekil yüke maruz ankastre termoplastik kompozit kirişe analitik olarak elasto-plastik gerilme analizi uygulamışlardır. Analitik çözüm sonucunda kirişin üst ve alt yüzeylerindeki x artık gerilme bileşenlerini ve elastik bölgedeki deplasman bileşenlerini elde etmişlerdir. Bir diğer çalışmada ise, serbest ucundan eğilme momenti uygulanmış ankastre termoplastik kiriş için analitik olarak elastoplastik gerilme analizi uygulanmıştır [8]. Esendemir [9], üniform yayılı yüke maruz keyfi oryantasyon yapılmış termoplastik kompozit kiriş için analitik çözüm yardımıyla elastoplastik gerilme analizi yapmıştır. Ayrıca, üçgen yayılı yüke maruz polimer matriksli kompozit kiriş için analitik olarak elastik-plastik gerilme analizi uygulamıştır. 0, 30, 45, 60 ve 90 oryantasyon açıları için plastik bölge dağılımını ve x artık gerilme bileşenlerini elde etmiştir [10]. 2

3 Bu çalışmada, farklı yüklemelere maruz ankastre bir kiriş için izotrop ve anizotrop durumdaki gerilme dağılımları verilmiştir. Anizotrop durumda; farklı hacim oranları ve farklı oryantasyon açıları için çözüm yapılmıştır. 2. İZOTROP VE ANİZOTROP ELASTİSİTE TEORİSİ İzotrop malzemeler için düzlem gerilme durumunda gerilme-şekil değiştirme bağıntısı [11]; x 1 x y (1) E y 1 y x (2) E xy xy G (3) şeklindedir. Anizotrop malzemeler için düzlem gerilme durumunda gerilme-şekil değiştirme bağıntısı [12]; x a11 x a12 y a16 (4) y a12 x a22 y a26 xy (5) xy a16 x a26 y a66 xy (6) xy şeklindedir. Burada a a a a a a S S a ij rijitlik matrisidir. 4 4 sin cos S S S S S11 sin 2S12 S66 sin cos S22 cos 3 2S11 2S12 S66 sin cos 2S 22 2S12 S66 3 2S 2S S sin cos 2S 2S S 2 11 sin cos S 2S 4S S sin cos S sin cos 11 4 cos 2S S sin cos sin sin cos 66 3 sin cos 3 S 11 1 E 1, S 12 E 12 1, S 22 1 E 2, S 66 1 G 12 (7) Düzlem şekil değiştirme halinde denge denklemi aşağıdaki gibidir [11]: 3

4 x x y y xy y xy x 0 0 (8) 3. ANKASTRE KİRİŞTE FARKLI YÜKLEME DURUMLARI İÇIN GERİLME DAĞILIMLARI Düzgün yayılı yüke maruz izotrop ankastre kiriş için gerilme bileşenleri; q o x x y y (9) 2I 3 q o y y c y c (10) 2I 3 3 q o x 2 2 xy c y (11) 2I olarak verilir [10]. Düzgün yayılı yüke maruz anizotrop ankastre kiriş için gerilme bileşenleri ise aşağıdaki gibidir [9]: q o x x y ny rxy rc x nc y 2I 3 5 (12) 3 q o y 2 q y c y 2I 3 2t (13) q o xy xy ry c x rc y 2I 3 3 (14) 2S16 2S12 S 66 2S16r 2tc 3 r n I S 3S

5 Şekil 1 de düzgün yayılı yüke maruz bir ankastre kiriş gösterilmektedir. q 2c x L t y Şekil 1. Düzgün yayılı yüke maruz ankastre bir kiriş Üçgen yayılı yüke maruz izotrop ankastre kiriş için gerilme bileşenleri [13]: 3 qo x y qo X 2xy c xy 3 3 4tLc 4tLc 5 (15) 3 q ox qox y 3y y Lt Lt (16) 3 2 4c 4c qo 4 4 3qo 2 2 c y c y c y 3qox xy (17) 3 3 8tLc 8tLc 20tLc Üçgen yayılı yüke maruz anizotrop ankastre kiriş için gerilme bileşenleri [10]: 1 qo 3 1 qok 3 3 qol 3 qok x x y xy xy xy tlc 2 tlc 4 tc 10 Ltc (19) 1 qo 3 3 qo 1 qo y xy xy x 3 4 tlc 4 tlc 2 Lt (20) 3 qo qok 4 qol 2 3 qok 2 xy x y y y y tlc 8 tlc tc 20 tlc 3 qok 2 1 qokc 3 qol x 8 tlc 40 tl 8 tc (21) k 1 2 2S 12 6S66 4 S 11 ss 16 S s S

6 Şekil 2 de üçgen yayılı yüke maruz ankastre kiriş gösterilmektedir. q 2c x L t y 4. KARIŞIMLAR KURALI Şekil 2.Üçgen yayılı yüke maruz ankastre bir kiriş Kompoziti oluşturan bileşenlerin değerleri bilindiği takdirde kompozit malzemenin sırasıyla yoğunluğu, elyaf eksenine paralel kuvvet uygulandığındaki elastisite modülü, elyaf eksenine dik yönde kuvvet uygulandığındaki elastisite modülü, kayma modülü ve poisson oranı karışımlar kuralı yardımıyla aşağıdaki şekilde hesaplanır [1]: k V V (22) f f m m E E G E V E V 1 k f f m m (23) E E f m 2 k (24) EmV f E f Vm G G f m 12 k (25) GmV f G f Vm E E 12 k f f m m (26) Burada k, f ve m sırasıyla; kompozit, fiber ve matriksi, poisson oranını, V ise hacim oranını göstermektedir. 5. ÖRNEK PROBLEM Bu çalışmada; malzeme olarak izotrop durumunda polyester malzeme, anizotrop durumunda cam fiber ve polyesterden oluşan kompozit malzeme kullanılmıştır. Cam fiber ve polyester malzemelerinin mekanik özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. 6

7 Tablo 1. Cam fiber ve polyester malzemelerin mekanik özellikleri [14] E (GPa) 12 Cam fiber Polyester Bu iki malzemeden oluşturulan kompozitin mekanik özellikleri Karışımlar Kuralı yardımıyla farklı hacim oranları için elde edilerek Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Farklı hacim oranlarına göre cam fiber takviyeli polyester kompozit malzemenin mekanik özellikleri %10 %20 %30 %40 %50 E 1 (GPa) E 2 (GPa) G 12 (GPa) Üniform ve üçgen yayılı yük şeklinde iki farklı yüklemeye maruz ankastre kirişlerde oluşan gerilmeler izotrop ve anizotrop durumuna göre ayrı ayrı elde edilerek şekil ve tablolar halinde verilmiştir. Kiriş kalınlığı t=5 mm ve kiriş uzunluğu L=150 mm sabit tutularak farklı yükleri (q o =0.5N/mm ve 1N/mm) ve farklı kiriş yükseklikleri (2c=14mm ve 20mm) için izotrop ve anizotrop durumlarındaki gerilme değerleri bulunmuştur. Bu değerler tablolar halinde verilmiştir. Anizotrop durumunda değişik oryantasyon açıları ( 0, 30, 45, 60 ve 90 ) için çözüm yapılmıştır. Tablo 3. y=c için x mesafelerine göre izotrop ve anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=0.5 N/mm, c=7mm, 30, hacim oranı: %30) Düzgün yayılı yük Üçgen yayılı yük x (mm) izotrop x anizotrop x izotrop x anizotrop x Tablo 3 den görüleceği üzere; iki farklı yükleme durumu için x mesafesi arttıkça hem izotrop hem de anizotrop durumlardaki elastik gerilmeler artmaktadır. Anizotrop durumundaki elastik gerilmeler izotrop durumdaki elastik gerilmelerden daha büyüktür. En büyük gerilmeler düzgün yayılı yükte meydana gelmektedir. 7

8 Tablo 4. y=-c için x mesafelerine göre izotrop ve anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=1 N/mm, c=7mm, 30, hacim oranı: %30) x (mm) Düzgün yayılı yük izotrop x anizotrop x Üçgen yayılı yük izotrop x anizotrop x ve 4 nolu tablolar karşılaştırıldığında, her iki farklı yükleme durumu için kirişlere uygulanan yükleme miktarı arttıkça elastik gerilme değerlerinin de arttığı görülmektedir. Tablo 5. y=c için x mesafelerine göre izotrop ve anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=1 N/mm, c=7mm, 30, hacim oranı: %30) Düzgün yayılı yük Üçgen yayılı yük x (mm) izotrop x anizotrop x izotrop x anizotrop x Düzgün yayılı yükte anizotrop durumda yükün uygulandığı kirişin üst yüzeyindeki gerilmeler alt yüzeydeki gerilmelerden daha büyüktür. Üçgen yayılı yükte ise denklem 19 dan görüleceği üzere simetriden dolayı kirişin üst ve alt yüzeyindeki gerilmeler aynıdır (Tablo 4-5). Tablo 6. y=c için x mesafelerine göre izotrop ve anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=0.5 N/mm, c=10 mm, 30, hacim oranı: %30) Düzgün yayılı yük Üçgen yayılı yük x (mm) izotrop x anizotrop x izotrop x anizotrop x Tablo 6 ve Tablo 3 den; iki farklı yükleme durumu için de kirişin yüksekliği arttıkça gerilme değerlerinin düştüğü gözlenmektedir. Tablo 7. y=c için hacim oranlarına göre izotrop ve anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=0.5 N/mm, c=7 mm, x=140 mm, 30 ) Hacim oranları Düzgün yayılı yük Üçgen yayılı yük izotrop anizotrop izotrop x x x % anizotrop x 8

9 % % % % Tablo 7 den anizotropik durumda iki farklı yükleme durumu için de hacim oranları arttıkça gerilmelerin arttığı görülmektedir. Tablo 8. y=c için oryantasyon açılarına göre anizotrop durumundaki gerilme bileşenlerinin değişimi (q=0.5 N/mm, c=7 mm, x=140 mm, hacim oranı: % 30) Oryantasyo n Açısı Düzgün yayılı yük anizotrop x Üçgen yayılı yük anizotrop x Tablo 8 den görüleceği üzere; iki farklı yükleme durumu için en büyük gerilmeler 30 oryantasyon açısında meydana gelirken, en küçük gerilmeler ise 90 oryantasyon açısında meydana gelmektedir. Şekil 4 de düzgün yayılı yüke maruz ankastre kompozit kirişin, Şekil 5 de ise üçgen yayılı yüke maruz ankastre kompozit kirişin farklı x değerlerine göre x gerilme dağılımları verilmektedir. y x=120 x=130 x=140 x= x Şekil 4. Düzgün yayılı yüke maruz ankastre kompozit kirişin farklı x değerlerine göre gerilme dağılımları (Hacim oranı: %30, 30 ) x 9

10 y x=120 x=130 x=140 x= x (N/mm 2 ) Şekil 5. Üçgen yayılı yüke maruz ankastre kompozit kirişin farklı x değerlerine göre gerilme dağılımları (Hacim oranı: %30, 30 ) x Şekil 4 ve 5 den görüleceği üzere kirişin alt ve üst yüzeylerindeki elastik gerilme değerleri maksimumken orta noktasında ise sıfırdır. x mesafesi büyüdükçe gerilme değerlerinin de büyüdüğü gözlenmektedir. Şekil 6 ve 7 de sırasıyla farklı yüklemelere maruz %30 hacim oranı ve 30 oryantasyona sahip ankastre kompozit kirişin x=130mm değeri için elastik ve plastik x gerilme dağılımları verilmiştir. y düzgün ü z g ü n y ayili y a yyük ili y ü k ucgen yayili yük x (N/mm 2 ) Şekil 6. Farklı yüklemelere maruz ankastre kirişin elastik x gerilme dağılımları (hacim oranı: %30, 30 ve x=130mm) üçgen yayili yük düzgün yayili yük y x (N/mm 2 ) Şekil 7. Farklı yüklemelere maruz ankastre kompozit kirişin elastik x gerilme dağılımları (hacim oranı: %30, 30 ve x=130mm) 10

11 Şekil 6 ile 7 karşılaştırıldığında; üniform yayılı yüke maruz kirişte, üçgen yayılı yüke nazaran daha büyük gerilme değeri oluştuğu görülmektedir. Şekil 8 de %50 hacim oranı ve 30 oryantasyona sahip ankastre kompozit kirişin her bir yükleme durumundaki izotrop ve anizotrop halindeki gerilme dağılımları görülmektedir. x y %50,dy,izotrop %50,dy,anizotrop %50,uy,izotrop %50,uy,anizotrop x (N/mm 2 ) Şekil 8. x=130mm değeri için ve düzgün ve üçgen yayılı yüklere maruz ankastre kompozit kirişin izotrop ve anizotrop durumdaki x gerilme dağılımları ( =30, hacim oranı: % 50; dy: düzgün yayılı, uy: üçgen yayılı) Şekil 8 den her bir yükleme için izotrop ve anizotrop halindeki gerilme değerlerinin birbirine yakın olduğu gözlenmektedir. Kirişin farklı yükleme durumları için izotrop ve anizotrop (hacim oranı: %30, 30 ) durumundaki xy kayma gerilmesi dağılımları Şekil 9 da verilmiştir düzgün yayılı yük üçgen yayılı yük y xy (N/mm 2 ) Şekil 9. Düzgün ve üçgen yayılı yüklemelere maruz ankastre kompozit kirişin x=130mm değeri için xy gerilme dağılımları (hacim oranı: %30) Hem izotrop hem de anizotrop durumunda kirişin üst ve alt yüzeylerindeki xy kayma gerilmesi değerleri sıfır iken, buna karşılık bu değerler kirişin orta noktasında maksimumdur (Şekil 9). Şekil 9 dan görüleceği üzere, izotrop ve anizotrop durumdaki kayma gerilme değerlerinin birbirine yakın olduğu görülmektedir. xy 11

12 6. SONUÇLAR Düzgün ve üçgen yayılı yüke maruz ankastre izotrop ve ankastre anizotrop kirişlerde oluşan gerilmeler analiz edilmiştir. Analizde, değişken olarak farklı hacim oranları, x mesafeleri, q yükleri, kirişin yüksekliği (2c) ve oryantasyon açıları esas alınarak gerilmeler elde edilerek irdelenmiş ve aşağıdaki sonuçlar gözlenmiştir: 1. x gerilme bileşeni kirişin en alt ve en üst yüzeylerinde maksimum, x ekseninde sıfırdır. gerilme bileşeni kirişin x ekseni üzerinde maksimum, alt ve üst yüzeylerinde ise 2. xy sıfırdır. 3. x gerilme bileşeni, xy gerilme bileşeninden daha büyüktür. 4. Üçgen yayılı yüke maruz kirişte simetriden dolayı x gerilme bileşeni kirişin en alt ve en üst yüzeylerinde aynı değere sahiptir. 5. Düzgün yayılı yüke maruz kirişlerde yükün uygulandığı üst yüzeydeki x gerilme bileşeni, alt yüzeydeki gerilme bileşeninden daha büyüktür oryantasyon açısında iki farklı yükleme durumu için x gerilme değerleri maksimum iken; 90 oryantasyon açısında minimumdur. 7. Anizotrop durumda her bir yükleme durumu için hacim oranları arttıkça gerilmeler de artmaktadır. 8. Kirişe uygulanan yük arttıkça gerilme değerleri artmaktadır. 9. Kirişin yüksekliği arttıkça gerilme değerleri azalmaktadır. 12

13 7. KAYNAKLAR [1]. Şahin, Y., Kompozit Malzemelere Giriş, Gazi Kitabevi, Ankara. [2]. Yaşar, İ., Sürekli Cam Elyaf Takviyeli ve Polyester Matriksli Kompozit Malzemelerde Elyaf Hacim Oranı ve Elyaf Yönlenmesinin Mekanik ve Tribolojik Özelliklere Etkisi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 78sf. [3]. Gemci, R., Ulçay, Y., Üç Boyutlu Tesadüfi Dağılımlı Aramid, Novoloid ve Cam Lif Takviyeli Polimerik Kompozit Malzemelerin Aşınma Direnci, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 9 (1), 1-9. [4]. Yazıcı, M., Ülkü, S., İki Boyutlu Rastgele Dağılı E-Cam Lifi/Polyester Matriks Kompozitlerde Yükleme Hızının Mukavemet Üzerine Etkisinin İncelenmesi, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 8 (1), [5]. Armatlı Kayrak, M., Düzlemsel Gerilmeler Etkisindeki Arall ve Glare Kompozit Plakaların Rijitlik Analizleri, Mühendis ve Makine, 47 (560), [6]. Arslan, N., Kaman, M.O., Alüminyum, Kağıt ve Cam Elyaf Petek Yapılı Kompozitlerin Üretim Teknikleri ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması, DEÜ Mühendislik Fakültesi, Fen ve Mühendislik Dergisi, 4 (3), [7]. Sayman O., Kayrıcı, M., An Elasto-Plastic Stress Analysis in a Thermoplastic Composite Cantilever Beam, Composite Science and Technology, 60, [8]. Sayman O., Uyaner, M., Dağhan, B., Elastic-Plastic Stress Analysis of Composite Beams Loaded by in a Thermoplastic Composite Cantilever Beams Loaded by Bending Moment, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21(1), [9]. Esendemir, Ü., An Elasto-Plastic Stress Analysis in a Thermoplastic Composite Beam of Arbitrary Orientation Subjected to Transverse Uniformly Distributed Load, International Journal of Applied Mechanics and Engineering, 6(2), [10]. Esendemir, Ü., An Elasto-Plastic Stress Analysis in a Polymer Matrix Composite Beam of Arbitrary Orientation Subjected to Transverse Linearly Distributed Load, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 21(8), [11]. Timoshenko, S., Goodier, J.N., Elastisite Teorisi, Arı Kitabevi Matbaası, İstanbul. [12]. Jones, R.M., Mechanics of Composite Materials, McGraw-Hill, Kogakusha, Tokyo. [13]. Esendemir, Ü., Öndürücü, A., Üçgen Yayılı Yüke Maruz Ankastre Kirişlerde Elastik-Plastik Gerilme Analizi, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9 (3), [14]. Kolat, K., Farklı Ortamların Sandwich Kompozitlerin Kırılma Tokluğu Üzerindeki Etkisi, DEÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 78sf. 13

14 GÖRME ÖZÜRLÜLERE YÖNELİK GPS TABANLI NAVİGASYON SİSTEMLERİNİN GELİŞİMİ ÜZERİNE BİR İNCELEME ÖZET Celalettin TIĞLI 1 Bu çalışmada görme özürlülere (GÖ) yönelik geliştirilmiş GPS tabanlı navigasyon sistemleri detaylı şekilde araştırılmış ve bu araştırmanın sonuçları mümkün olduğu kadar özetlenerek sunulmuştur. Genel olarak GPS tabanlı bir navigasyon sisteminde bulunması gereken temel bileşenler de burada ortaya konulmuştur. Araştırma sonuçlarına göre bu temel bileşenlerin bir GPS ile birlikte, coğrafi bilgi sistemi, kullanıcı ara birimi, ve bir PC (veya veri işleyen benzer bir cihaz) olduğu görülmektedir. Anahtar sözcükler: GPS, GIS, Navigasyon, Görme Özürlü ABSTRACT In this work, the developed GPS based navigation systems which are aimed at visually impaired people are examined in detail. The results of this research are presented as far as possible by summarizing. In general, The basic required components in an GPS based navigation system is also presented. According to the results of the research, it is seen that this basic components are along with GPS, an GIS (Geographic Information System), an user interface and an PC (or a similar unit for data processing) Key words: GPS, Navigation, Visually Impaired People, GIS 1. GİRİŞ GÖ e yönelik geliştirilen navigasyon çalışmaları arasında GPS tabanlı olmayan çalışmalar da bulunmaktadır. Bu çalışmalar sonar tabanlı, görsel tabanlı, kızılötesi tabanlı sistemler olarak sınıflandırılabilir (Tığlı, 2007). Fakat bu araçlardan hiçbirisi yaygın şekilde kabul görmemiştir. Bunun sebebinin, bu araçların çevre ile ilgili yeterli bilgi sağlamaması olduğu düşünülmektedir. Literatürde baskın olan görüşe göre, bu araçlar yeterli seyir (navigasyon) bilgileri sağlamamaktadırlar. Örneğin nerede olunduğu, nereden gelindiği, hedefe nasıl gidileceği gibi sorulara cevap verememektedirler. Son 10 yıldır GÖ ye yönelik yardım amaçlı yapılan çalışmalar (EYY-Elektronik Yol Yardımı) seyir (navigation) üzerinde yoğunlaşmaktadır. GÖ bir yerden başka bir yere kendi başına gidebilmek için, yolu üzerindeki engellerden korunmanın yanında, belli bir anda bulunduğu yeri ve bu yerin belirli yerlerle ilişkisini (mekan ilişkisini) de bilmelidir. Bu amaçla, öncelikle yolcunun yer (konum) bilgisine ihtiyaç duyduğu düşünülmektedir. Bu bilgi ise, günümüzde, en hassas şekilde GPS ile sağlanabilmektedir 1 Balıkesir Üniversitesi Balıkesir Meslek Yüksekokulu Endüstriyel Elektronik Programı tigli@balikesir.edu.tr 14

15 GÖ navigasyonuna yardımcı olması için GPS in kullanılması fikri 10 yıldan daha öncesine dayanmaktadır. Bu amaçla GPS ilk 1989 da Strauss ve arkadaşları tarafından kullanılmıştır. O zamanki hassasiyetin yetersiz olması, o zaman için GPS in bu alanda pratik olarak kullanılmasını engellemiştir (Loomis ve Golledge 2001). 2. GÖ YE YÖNELİK GELİŞTİRİLMİŞ GPS TABANLI NAVİGASYON SİSTEMLERİ Şimdiye kadar GPS tabanlı araştırmalar içinde en önemlileri, Sendero Group firmasının üzerinde uzun zamandır çalıştığı GPS-Talk, MoBIC - (Mobility Of Blind and Elderly People Interacting with Computers), Kişisel Kılavuz Sistemi, Electronic Guide Dog projeleridir. Bu sistemlerin ortak özelliği, yer belirleme için bir GPS (bazen DGPS ile desteklenmiş olan), bir coğrafi bilgi sistemi (GIS) ve bu bilgilere istenildiği zaman ulaşılmasını sağlayan bir veritabanı ve program ile koordinasyonu sağlayan bir bilgisayar içermeleridir. Yolcu bütün bu donanımı yanında bulundurmaktadır. Ayrıca, bu sistemlerde, yolcunun sistemle etkileşimini sağlayan bir kullanıcı arabirimi de bulunmaktadır. Kullanıcıya ulaştırılacak mesajlar, bu arabirim tarafından genellikle sentetik sesler halinde sunulmaktadır. GPS-PC tabanlı bir sistem olan ve Sendero Group tarafından geliştirilen GPS-Talk sistemi (şekil 1) şu ünite ve verileri kullanır: Özel bir program olan Atlas, POI (Point of Interest -varılacak hedef) verisi, digital harita verisi ve GPS. Kullanıcı yolculuğa başlamadan önce, bir yolculuk planı yapabilmekte ve GÖ, yolculuk sırasında, konuşan atlas programı tarafından yönlendirilmektedir. Bu sistemin GÖ için sağladığı avantajlar; Otomatik olarak sağlanan konuşmalı yönlendirme sistemi Point of Interest (dikkate alınan, ulaşılacak nihai veya ara hedef), kesişme alanları, ön, arka, sağ, sol çevre bilgileri Güncel harita verisi ve POI verisi olarak sıralanabilir (The Sendero Group 1997) Şekil 1. Sendero Group tarafından geliştirilen GPS-TALK sistemi (The Sendero Group 1997) Sendero Group tarafından geliştirilen GPS-Talk sisteminin dezavantajları; Bir bilgisayar taşımayı gerektirir POI veritabanı ve harita bilgileri en son duruma göre güncellenmesi gerekir 15

16 yardım edemez. Kullanıcı izlenemez. Örneğin kullanıcının yardıma ihtiyacı olsa yakınları şeklinde yazılabilir. GPS-TALK ile kullanıcı, yönünü, hedefe uzaklığını, bir dönüş noktasına olan uzaklığını, en yakın POI yi, hızını, GPS pozisyonuna en yakın adresi belirleyebilmektedir. Bunlardan başka, yer koordinatlarını, kullanıcı kimliğini ve bazı bilgileri bir merkeze göndermek için, bir GSM telefonu kullanan sistemler de vardır. Bu sistemlerde ayrıca, bu bilgilerin gönderildiği, değerlendirildiği ve tekrar yolcuya bazı bilgilerin gönderildiği bir merkez de bulunmaktadır. Bu merkezde ya bir operatör veya onun görevini üstlenecek bir ana bilgisayar bulunmaktadır. Şekil 2 de GÖ için tasarlanan bir kılavuz sisteminin temel bileşenleri verilmiştir. Şekil 2. GÖ için tasarlanmış Kişisel Kılavuz Sisteminin temel bileşenleri (Loomis ve ark. 1998) GPS-PC tabanlı bir sistem olan Kişisel Kılavuz Sisteminin yapısında 3 temel bileşen bulunmaktadır: 1-Yolcunun uzayda konumunu ve yönünü belirleyen modül veya modüller: Bu modüller, DR (Dead Reckoning), INS (Inertial Navigation) ve GPS in bir kombinasyonu olabilmektedir. 2-GIS (Geographic Information System): Test bölgesinin ayrıntılı bir veritabanını, yol planlaması ve veritabanından bilgi elde etmek için bir program içermektedir. 3-Kullanıcı arabirimi (user interface): sistemden çevre hakkında veya yol durumu hakkında bilgi istemek ve kullanıcı tercihlerini sisteme bildirmek için kullanılmaktadır. Yolcu rotasından çıktığında onu uyarır. Bu uyarı sesle olabildiği gibi titreşimle de olabilmektedir. GPS tabanlı sistemlerde yer belirleme için GPS e ilaveten bir de yolcunun hız veya ivme bilgisinin kullanıldığı ikinci bir yer belirleme sistemi (Hız tabanlı veya ivme tabanlı) kullanılabilmektedir. Bu yedek yer belirleme sistemi, GPS sinyallerinin alınamadığı (ormanlık bölgelerde, kapalı alanlarda veya yüksek binalar arasında) yerlerde veya GPS sinyallerinin yansıma hataları dolayısı ile pozisyon belirlemede hatalara neden olduğu durumlarda kullanılmaktadır. Bu ilave sistem, maliyeti ve daha da önemlisi sistemin karmaşıklığını arttırmasına rağmen, bazen gerekli görülmektedir. Çünkü bu sistemlerde, pozisyonun hatasız belirlenmesi çok önemlidir. Fakat bununla birlikte çevrenin fiziksel 16

17 özelliklerinden faydalanılması da düşünülebilir. GPS sinyallerinin alınamadığı ara sokak gibi yerlerde GÖ, en son GPS sinyalini aldığı yeri referans alarak, hedefe yönlenmeyi güvenli bir şekilde devam ettirebilmek için bulunduğu yeri büyük ölçüde tahmin edebilir. Hedefe yönlenmeyi sürdürebilmek için kullanılacak iki strateji vardır(anonim 1999); 1- Yürüyüş mesafesini tahmin etmek 2- Çevrenin düzeni; örneğin koridor planları, sokak isimleri, adresler, numaralama sistemi hemen her yerde aynı veya benzerdir. GPS/DGPS (Diferensiyel GPS): Son zamanlarda, GPS deki diğer gelişmeler ile birlikte, tek frekanslı bir GPS alıcısı için hassasiyet 6 m ye kadar yaklaştırılabilmiştir (DGPS olmadan) (Anonim 1999). DGPS kullanıldığında ise, bu hassasiyet 1 metreden az olabilmektedir. DGPS kullanmanın getireceği extra bir donanım ise, en fazla 20 km yarıçaplı bir alana hitap edebilen bir baz istasyonu ve yolcunun üzerinde taşıyacağı bir alıcıdır. Yeterli sayıda kullanıcı olması durumunda bu ekonomik olabilir. Yakın bir gelecekte GPS ve GLONASS (Rus uydu sistemi) ve diğer uydu sistemlerinin birleştirilmesi ve bir GPS alıcısının her uydudan veri alıp işlemesi beklenmektedir Ocak ayında GLONASS, geçerli mesajlar gönderen 24 uyduyla tam olarak faaliyete geçtiğinden, GPS ve GLONASS alıcılarının birleşmesinin yolu açılmış olmaktadır. Alıcı yeteneği ve 24 uydu yerine 48 uydu kullanılması, kara, hava, deniz tabanlı uygulamalar gibi geniş bir alanda uygulama imkanını sağlayabilir. GPS ve GLONASS ın birlikte kullanılması bir GPS alıcısının kullanımında şu avantajları sağlayacaktır (Anonim 1999); Kanyonlar, yüksek binalar, dağlar vs gibi normalde GPS yayınlarının alınamadığı yerlerde yayınların alınması kolaylaşır. DGPS kullanılmadan iyi bir hassasiyet sağlanır. Yüksek enlemleri kapsama Sistem güvenirliğinin artması İyonosferik gecikme etkilerinin azaltılması DGPS düzeltmeleri, kısa dalga radyo yayını veya daha geniş alanlı uygulamalar için uydu haberleşmesi şeklinde olabilir. Bununla birlikte sivil uygulamalar için bu pahalı yol çok pratik görülmemektedir. İngiltere, Fransa gibi bazı ülkeler ticari veya hükümet haberleşme hizmetleri sağlamaktadırlar (uzun veya orta dalga radyo yayını). Daha yakın bir zaman önce ise, ulusal FM radyo yayınını kodlayan Radyo Data Sistem-(RDS) bazı ülkeler tarafından hizmete sokulmuştur. Ayrıca cep telefonları da bu amaçla kullanılabilmektedir. DGPS düzeltmelerini almakta GSM kullanmanın oldukça güvenli olduğu kanıtlanmıştır. İngiltere de DGPS düzeltme yayınları Focus FM ve ulusal radyo istasyonu Classic FM tarafından RDS kullanılarak yapılmaktadır. Benzer DGPS düzeltmeleri Fransa, İsveç ve Almanya da da RDS kullanılarak yapılmaktadır (Anonim 1997). Drishti (Helal ve ark. 2001) GPS tabanlı, çeşitli teknolojiler ile bütünleştirilmiş GÖ ye yönelik olarak geliştirilmiş bir navigasyon sistemidir (şekil 3, şekil 4). Bu sistem taşınabilir bir PC, kablosuz ağ, GIS ve GPS içermekte ve ses tanıma ve sentezleme yeteneği ile donatılmıştır (şekil 3). GÖ ve sistem dinamik olarak etkileşimlidir. Ana bilgisayar (server), hareketli olan GÖ den gelen istekleri yönetmektedir. Ses girişi, sistem ve GÖ arasındaki 17

18 iletişim için kullanılmaktadır. Bu diyalog, kural grameri ile dikkatlice kontrol edilmektedir. Metin-ses dönüşümü Via Voice ile sağlanmaktadır. Sisteme eklenen başka bir giriş cihazı da DGPS dir. DGPS çıkışındaki enlem ve boylam bilgileri birer saniye aralıklarla üretilmekte ve bu koordinat değerleri seri port ile PC ye aktarılmaktadır. GPS bilgisi kaybolduğu zaman, pozisyon belirlemede DR tekniği kullanılmaktadır. Sistem, kullanıcı tercihlerine, yol çalışmalarına, trafik durumuna göre, optimum yolu belirleyebilmektedir. Yol boyunca çevre durumu ve önemli nokta bilgileri veritabanından sağlanmaktadır. Şekil 3. Drishti de taşınabilir bileşenler ile etkileşim durumu (Helal ve ark. 2001) Şekil 4. Drishti nin Clint/proxy server yapısı (Helal ve ark. 2001) (Şekil 5) deki ultrasonik pozisyon belirleme sistemi, Drishti nin biraz geliştirilmiş halidir. Bu sistem hem iç hem de dış mekanlarda kullanılabilme özelliğine sahiptir. Sözel bir komutla iç ve dış mekan kullanımı seçilebilmektedir. Sistemin en önemli özelliği iç 18

19 mekanlarda ultrasonik bir pozisyon belirleme sistemi kullanmasıdır. İç mekanlardaki pozisyon hassasiyeti 22 cm kadardır. Bu sistem donanım olarak taşınabilir bir bilgisayar, DGPS alıcı, kablosuz ağ ve ultrasonik konum belirleyiciden oluşmaktadır. Program ise uzaysal veritabanı, yol depolayıcı (route store), harita sunucusu (map server), IBM via voice ve iç mekan pozisyon belirleme hizmetlerinden oluşmaktadır. İç mekanlarda pozisyon belirleyebilmek için akıllı ev in tavanındaki 4 köşeye 4 pilot ve kullanıcının omuzlarının üstüne bağlanan yer gösterici (beacon) yerleştirilmiştir Şekil 4 de T kullanıcı omzundaki yer göstericidir. F ve S ise, ev içindeki iki pilottur. Burada F, T ye en yakın pilottur. Kullanıcının koordinatları (TS ve TM) basit bir algoritma ile elde edilebilmektedir (şekil 5). Her yol gösterici için, bir sonraki en yakın uzaklık seçilmektedir. Böylece yol göstericiye en yakın ve ondan sonraki en yakın pilot belirlenmiş olur. Algoritma birçok yansıma hatalarını da elimine etmektedir. F Y L2 M T L1 X S(0,0) Şekil 5. Drishti'de akıllı ev içinde ultrasonik pozisyon belirleme algoritması (Ran ve ark. 2004) GÖ için tasarlanmış GPS tabanlı diğer bir kılavuz sistemi (Golledge ve ark. 1998) temel olarak 3 bileşenden oluşmaktadır. Bu bileşenler, pozisyon ve yön belirleyen birim, GIS, ve kullanıcı arabirimi. Yön belirlemek için DGPS ve elektronik pusuladır. Bu sistemde kullanıcı (GÖ), sisteme sesle veya klavyeden bilgi girebilmektedir. GÖ ye yönelik GPS tabanlı başka bir yol yardım sisteminin (Makino ve ark. 1996) en büyük avantajı sırtta taşınması gereken bir PC ye ihtiyaç duymamasıdır. Sistem temel olarak 2 bileşene ayrılabilir. İlki GÖ için taşınabilir olan kısım diğeri, GÖ nün pozisyon bilgisini bir telefon hattı vasıtası ile aldıktan sonra coğrafi bilgi verisini hazırlayan bir baz istasyondur. Mobil istasyon, GPS, modem, taşınabilir telefon ve kontrol ediciden oluşmaktadır. Kontrol edicide baz istasyonun telefon numarası bulunduğu için, mobil telefon otomatik olarak üniteyi baz istasyona bağlar ve ünite, modem vasıtası ile GPS verisini baz istasyona gönderir. Baz istasyonda, mobil istasyondan gelen bu işlenmemiş GPS bilgisi, mikrobilgisayar tarafından, GÖ nün yerini belirlemek için kullanılmaktadır (baz istasyondaki diğer GPS alıcısından elde edilen düzeltme verisini kullanarak). Sonuçta ses sinyali kılavuz bilgisi olarak GÖ ye mobil telefonla ulaştırılmış olmaktadır. Kılavuz bilgisi, en yakın kavşak noktasını, ilgili binayı ve bazı köşetaşı isimlerini taşımaktadır. Bu sistemde GPS den, her 3 saniyede bir koordinat bilgisi alınmaktadır. Şekil 6 da konum kılavuz sistemi verilmiştir. 19

20 Şekil 6. Konum kılavuz sistemi (Makino ve ark. 1996) DGPS kullanan bir başka sistem (Hashimoto ve ark. 2001), ivme sensörü (acceleration sensor), yer magnetik sensörü (terestial magnetic sensor), cayro sensör, harita ve trafik veritabanından oluşmaktadır (şekil 8). Bu sistemde yön, klavyeden veya ses tanıma sisteminden girildikten sonra, GÖ nün pozisyonu kestirilmekte ve hedefe giden en uygun yol hesaplanmaktadır. Belirtilen sistemde, DGPS için gerekli olan bilgi, FM alıcı ile sağlanmakta ve pozisyon bilgisi her 5 saniyede bir alınabilmektedir. DGPS in çalışmadığı durumlarda, diğer pozisyon sensörlerinin kullanılması gerekmektedir. Bu sistemde adım genişliği ve adım sayısı kullanılarak hareket mesafesi hesaplanmaktadır. Adım sayısı ise, ivme sensörü ile ölçülmektedir. İvme sensörü çıkışındaki her keskin pik, bir adım anlamına gelmektedir (şekil 8). DGPS tekniği ile mutlak pozisyon elde edilen bir sistemde GPS sinyali olmadığı zamanlar pozisyonu kestirmek gereklidir. Bu durumda ivme sensörü ve cayro ile izafi hareket ölçülür. Şekil 7. İvme sensörü çıkışı (Hashimoto ve ark. 2001). Pikler adım anlarını göstermektedir. 20

21 Şekil 8. GÖ ye yönelik, DGPS kullanılan bir navigasyon sisteminin ilkesi (Hashimoto ve ark. 2001) GPS in yanında cayro, magnetik sensör, ivme sensörü ve dijital harita bulunduran bir sistemde (Yamasaki ve ark. 2000), GPS verisi olmadığı zaman, diğer pozisyon belirleme araçları kullanılarak pozisyon kestirilmektedir. Bu sistemde GÖ sentezlenmiş sesle yönlendirilmekte ve yön, cayroskop ve magnetik sensör ile kestirilmektedir. Bu kestirim yönteminin sonucu, cayroskop çıkışının kayması (ofset) nedeni ile hatalı olabilmektedir. Bu sistemde, belirtilen hatanın kaldırılması için harita eşleştirme (map matching) yöntemi kullanılmaktadır. En kısa yol, her zaman en uygun olmayabileceği için, bu sistemde GÖ güzergahı, Dijkstra nın algoritması ile ve yol şartları kullanılarak belirlenmektedir. Şekil 9. GPS tabanlı bir navigasyon sisteminin basitleştirilmiş diyagramı (Hashimoto ve ark. 2001) Robotlar için bir navigasyon sistemi (Kotani ve ark. 1998), DGPS ve görsel navigasyonu birlikte kullanmaktadır (şekil 10). Belirtilen sistemde robot, önemli nesneleri (dönüm noktası) belirlemek için görüntü, başlangıç pozisyonunu ve yönlenmeyi belirlemek için de 21

22 DGPS kullanmaktadır. Şekil 10, sistemin bileşenlerini ve bu bileşenler arasındaki ilişkileri göstermektedir. Şekil 10. Kamera ve GPS kullanan Robotun şematik gösterimi (Kotani ve ark. 1998) Belirtilen sistemde robot hareket ederken, pozisyonunu klasik DR (Dead Reckoning) yöntemi ile kestirmekte ve pozisyon kestirimindeki hatayı azaltmak için çevre modeli ile dönüm noktalarını eşleştirmektedir. Robotun başlangıç pozisyonu ve yönü, DGPS ile elde edilen ilk ve ikinci yerlerin değerlerinden hesaplanmaktadır. Sonraki yönlenmeler ve pozisyon değerleri ise, harita eşleştirme (map matching) ile elde edilmektedir. Bu sistemde kamerayı döndüren bir servo motor bulunmaktadır. Kotani ve ark. (1998) tarafından kullanılan çevre modelinde yollar sabit bir koordinatta belirlenmiş ağlardır (şekil 11). Bu ağlar, eğri ve düğümlerden oluşmaktadır. Dönüm noktalarının (önemli noktaların) yerleri koordinatlarla bellidir. Dönüm noktası verileri insan tarafından eklenmektedir. Bu sistemde engeller kızılötesi sensör ile belirlenmektedir. Çevre modeli ile bir çevredeki dönüm noktalarını eşleştirmek önemlidir. Robot, görüntüdeki doğruları (dönüm noktaları) belirler. Böylece, DR den kaynaklanan pozisyon hatası telafi edilmiş olur. Görüntüdeki doğrular Hough transform ile belirlenmektedir. Şekil 11. GPS ve kamera içeren robot navigasyon sisteminde kullanılan çevre modeli (Kotani ve ark. 1998) 22

23 3. SONUÇ Bu çalışmada, literatürde geçen, Görme Özürlülere yönelik olarak geliştirilmiş GPS tabanlı yol yardım sistemleri detaylı araştırılmıştır. Bunun sonucunda, sadece GPS tabanlı yol yardım sistemlerinin genel ve kendine has özellikleri değil, navigasyonda kullanılan yöntemler, pozisyon belirleme yöntemleri, DGPS (Diferansiyel GPS) ve Görme özürlülerin ihtiyaç duyduğu bilgilere de ışık tutmakta olan bir inceleme ortaya çıkmıştır. Konu ile ilgili yapılan önceki yayınlara göre, GÖ ye yönelik GPS tabanlı navigasyon sistemlerinin üç problemi bulunmaktadır. Birincisi; GPS pozisyon hataları veya GPS sinyallerinin yüksek binalar, derin kanyonlar vb. sebeplerle iletilememesi (ulaşımının engellenmesi), ikincisi; harita veritabanında bulunmayan, yol üzerindeki araç, kaya parçası vb. engellerin tanınmasındaki (belirlenmesindeki) zorluklar, diğeri ise, GÖ nün bakış yönünün belirlenmesindeki güçlüklerdir. GPS pozisyon hatalarının onlarca metreyi bulabilmesi ve bazen de pozisyon bilgisinin yukarıda belirtilen nedenlerle kaybolması nedeniyle genellikle yardımcı bir pozisyon belirleme sistemine ihtiyaç duyulduğu gözlenmektedir. Bu pozisyon belirleme sistemleri DR (Dead reckoning) ve/veya INS(Inertia Navigation System) olabilmektedir. 23

24 4. KAYNAKLAR [1]. ANONİM Mobility of Blind and Elderly People Interacting with Computers. Information resource for people working in the field of visual disabilities, Tiresias-Scientific &Technological Reports. [2]. ANONİM Draft Summary; Wayfinding Technology Workshop. Interagency Committee on Disability Research (ICDR) Interagency Subcommitee on Technology, National Science Foundation Board Room, Arlington, Virginia. [3]. GOLLEDGE, R.G., R.L.KLATZKY, J.M.LOOMIS, J.SPEIGLE ve J.TIETZ A Geographical Information System for A GPS Based Personal Guidance System. Geographical Information Science, vol. 12, No, 7, , USA [4]. HASHIMOTO, H., K.MAGATANI, K.YANASHIMA The Development of the Navigation System for Visually Impaired Persons. 23rd Annual EMBS International Conference, İstanbul, Turkey. [5]. HELAL, A., S.E.MOORE, B.RAMACHANDRAN Drishti: An Integrated Navigation System for Visually Impaired and Disabled. IEEE. [6]. KOTANI, S., K.KANEKO, T.SHINODA ve H.MORI Mobil Robot Navigation Based on Vision and DGPS Information. IEEE. [7]. LOOMIS, J.M., R.G.GOLLEDGE, R.L.KLATZKY Navigation System for the Blind: Auditory Display Modes and Guidance. Presence. Vol. 7, No 2, [8]. LOOMIS, J.M., R.G.GOLLEDGE GPS Based Navigation Systems for the Visually Impaired. University of California Santa Barbara and Roberta L. Klatzky Carnegie Mellon University. p , In W. Barfield& T. Caudell (Eds.), Fundamentals of Wearable Computers and Augmented Reality. Mahwah NJ: Lawrence Erlbaum Associates [9]. MAKINO, H., I.ISHII, M.NAKASHIZUKA Development of Navigation System for the Blind Using GPS and Mobile Phone Combination. IEEE. [10]. RAN, L., S.HELAL, S.MOORE Drishti: An Integrated Indoor/Outdoor Blind Navigation System and Service. IEEE. [12]. THE SENDERO GROUP What is GPS- Talk. [13]. TIĞLI, C., 2007, Doktora tezi, UU FBE [14]. YAMASAKI, H., H.HASHIMOTO, K.MAGATANI, K.YANASHIMA Development of the Navigation System for the Visually Impaired. IEEE. [15]. Ek: GPS : Global Positioning System DGPS : Differential GPS 24

25 TECTONİC INTERPRETATION OF FRACTURE SYSTEMS IN ÇAMLIK TRAVERTINES (Bucak-Burdur) ÇAMLIK TRAVERTENLERİNDEKİ KIRIK SİSTEMLERİNİN TEKTONİK YORUMU (Bucak-Burdur) Mete HANÇER 1, Erkan KARAMAN 2, Fırat TEKİN 3 ABSTRACT The purpose of this paper is to investigation of direction of tectonic regime by using crack systems on travertine in Burdur-Antalya basin. Achieve the goal of the paper the study area was preferred locates around the Çamlık Village, east of Bucak, where is between Burdur and Antalya. Outcrops of travertine can be observed around the study area is about 12 km 2 and some travertine quarries are also operated in the area. In the study area, observed travertine have light yellow to brown colored and thickness of the travertine layers horizontally changes from 110 to 120 m. Age of travertine is probably Plio-Quaternary. In the area, on travertine layers, observed cracks, as a result of tensional tectonic regime in the basin, were measured and majority of the strike of cracks are E-W and N-S direction. Additionally, Normal faults which is directed E-W in the north and N-S in the east-southeast are occurred in the field. Some normal faults which is directed E-W are observed and are named as Hacıbağ faults, which are step faults composed of 3 main segments. In the field it is observed that age of these step faults are Plio-Quaternary. These faults that are younger than travertine units also can be observed on travertine in the area. Vertical slip of the faults is changing from 50 to 250 meter in the field. Direction of another observed main fault, Kocaseki, is E-W also cuts travertine outcrop in the area. The length of the fault is approximately 3 to 3.5 km. Another investigated major fault system, which is seen east-southeast of the region, in the field is directed N-S. These fault systems are parallel to the Kovada graben, which also occupies east of the region, and cuts travertine outcrops as well. These faults are the boundary between travertine outcrop, which has relatively high elevation, and other observed units and its length is about 15 km. In conclusion, observed cracks are parallel to the fault systems in the area and they occurred due to extensional tectonic regime, which is developed N-S and E-W direction in the same period of time. Key words: Bucak, Çamlık, Travertine, Fault, Fracture, Outcrop 1 Yrd. Doç. Dr. Pamukkale Ü. Müh. Fak. Jeoloji Müh. Böl DENİZLİ 2 Prof. Dr. Akdeniz Ü. Müh. Fak. Jeoloji Müh. Böl ANTALYA 3 Öğr. Gör., Celal Bayar Ü.,Soma Meslek Yüksekokulu, 45500, Soma, MANİSA 25

26 ÖZET Çalışmanın amacı, Burdur-Antalya havzasındaki travertenlerde gelişen kırık sistemlerini kullanarak tektonik rejimin konumunu belirlemektir. İnceleme alanı Burdur ve Antalya arasında bulunan Bucak ilçesinin doğusundaki Çamlık Köyü ve çevresidir. Çalışma alanı ve çevresinde gözlenen traverten mostraları yaklaşık 12 km 2 lik alanda yayılım gösterir ve yörede bazı traverten ocakları da işletilmektedir. Açık sarı kahverengi renk tonlarında gözlenen travertenler yatay tabakalı konumda olup m. kalınlığa ulaşırlar ve muhtemelen Pliyo-Kuvaterner yaşlıdırlar. Çalışma alanındaki traverten tabakalarında gözlenen kırıklar havzadaki açılma tektoniği rejimi sonucu oluşmuş açılma çatlaklarıdır ve egemen olarak D-B ve K-G doğrultularında gelişmişlerdir. Bununla birlikte çalışma alanında kuzeyde D-B doğrultulu ve doğugüneydoğuda K-G doğrultulu normal faylar bulunur. Bunlardan D-B doğrultulu olan faylar üç ayrı segment halinde basamak faylar şeklindedirler ve Hacıbağ fayları olarak adlandırılmışlardır. Pliyo-Kuvaterner yaşlı olan bu faylar travertenleri kesmişlerdir. Fayların düşey atımları 50m. ile 250m. arasında değişir. Çalışma alanında gözlenen diğer fay ise D-B doğrultulu Kocaseki fayı olup bu fay da travertenleri keser ve yaklaşık km. uzunluğundadır. Çalışma alanının doğu ve güneydoğusunda gözlenen diğer ana fay sistemi ise K-G doğrultulu faylardır ve bunlar da travertenleri keserler. Bu fay sistemi çalışma alanını dışında doğudaki Kovada graben faylarına paraleldir. Yaklaşık 15 km. uzunluğunda 2 ayrı segment halinde olan bu faylar nispeten yüksek kotlardaki traverten mostraları ile diğer birimlerin sınırını oluştururlar. Sonuç olarak çalışma alanında gözlenen kırık sistemleri faylara parallel olarak gelişmişlerdir. Aynı dönemde meydana gelmiş olan D-B ve K-G doğrultulu açılma tektoniği sonucu meydana gelmişlerdir. Anahtar Kelimeler: Bucak, çamlık Traverten, Fay, Kırık, Mostra 1. INTRODUCTION In generally investigated area situated in the western Taurus region of southwestern Anatolia, form a part of west flank of the Isparta bend (Blumenthal, 1963). According to Ketin (1966), the region is located at the Torides tectonic union Geyikdağı and according to Özgül (1976), Bozkır union. In locally investigated area occurs around of Çamlık Village, east of Bucak where is between Burdur-Antalya. Travertines outcrop surround Çamlık and Hacıbağ Villages and spread of approximately 12 km 2. (Fig. 1) 26

27 Figure 1. Location map Şekil 1. Yer bulduru Haritası Allochthonous units which origin is still in debate settled to region at various time. These units coming from different direction, form the most important paleo-tectonic events in the region. These nappes are Antalya nappes (Lefevre, 1967)., Beyşehir-Hoyran nappes (Gutnic at.al., 1977). and Lycian nappes (Graciansky, 1968). Ersoy, (1990) named as the West Taurus nappes all of the Lycian, Elmalı and Teke nappes. Koçyiğit, (1983) named as the Taurus ophiolitic melange nappes all of them without considering settling age of those. This settlement fairly affects the units in study area. (fig. 2) At this time, Neotectonic periods begins in Turkey by Arabia-Eurasian approach (Şengör, 1984). Isparta bend begins to appear as a result of E-W directional compression. At the end of Middle Miocene, east limb of Isparta bend advanced on the west limb where north point of V (Koçyiğit, 1981). The neotectonic period age is the Upper Miocene-Pliocene. During this time normal faults the most important tectonic events in the region and cuts travertines as a diferent direction. In the Pliocene, terrestrial deposits, volcanic activites and normal faults were developed with the begining of tensional tectonic regime in the region. The trends of these faults were first N-S and NE-SW and than E-W. In all units, parallel to these faults N-S and E-W trending tensional fractures were developed. 27

28 Figure 2. Main tectonic units around the study area (simplified and modified after Şenel, 1990, Robertson 1993, Dilek and Rowland 1993,) Şekil 2. Çalışma alanı ve yakın çevresindeki tektonik birlikler (Şenel, 1990, Robertson 1993, Dilek and Rowland 1993 den değiştirilmiştir). 2. STRATIGRAPHY In generally, rock units in the region are grouped based on tectonic deformation has been experienced as follow (Fig. 3). Pre-Miocene autochthonous units: In an ascending from bottom to top tectono-stratigraphical order; Cenomanian aged neritic limestone, Maastrichtian aged pelagic limestone, Paleocene, Lower-Middle Eocene aged interbedded detritic-carbonates and Priabonian aged clayey limestone. Oligocene aged units are not seen in investigated area. Miocene transgression begins with Aquitanian aged reef limestone and continues with Burdigalian aged flysch. At the end of Burdigalian, ophiolitic melange and limestone blocks which are known as Lycian nappes settle tectonically on the flysch. Upper Miocene autochthon is Tortonian aged post-tectonic conglomerate. Post-Miocene terrestrial autochthonous units are volcanic units, pebblestone and travertines which formed in a terrestrial environment of the region at Pliocene-Pleistocene (Fig. 4). Travertines are observed light yellow and brown coloured and middle-thick layers. Generally layers of travertine are horizontal (Fig. 5) and m. total thickness. The units are probably Plio-Quaternary in aged. Open pit were doing on travertines in this region (Fig. 6). On the other hands travertine outcrops are located around of Taşyayla Village (fig. 7) in the north and east-northeast of Beşkonak Village in the southeast (Fig. 8). 28

29 Figure 3. Generalized tectono- stratigraphical column section(hançer, 1996). Şekil 3. Genelleştirilmiş tektono-stratigrafik Sütun Kesit (Hançer, 1996) 29

30 Figure 4. Structural map of the region (Hançer and Karaman 2001) Şekil 4. Bölgenin Yapısal Haritası (Hançer ve Karaman 2001) 30