Prefabrik Yapılarda Çatıların Rüzgara Karşı Elektromıknatıslarla Güçlendirilmesi İhsan Doğramacı Vakfı Özel Bilkent Erzurum Laboratuvar Lisesi Özgür Devrim ARIKAN Danışman Öğretmen: Yasin Güneri 22 Mart 2012
Giriş Rüzgarların Oluşumu Prefabrik Yapılar Sıcak ve soğuk hava kütlelerinin yer değiştirmesi Basınç farkları Rüzgarların engellenmesinin mümkün olmaması Tedbir almanın gerekliliği Prefabrik Yapılar Maliyetinin düşüklüğü, taşınabilir ve kullanışlı olması Teknik nedenlerden dolayı çatıların sağlam bir iskeleye oturtulamadığı gözlemlenmiştir. Şiddetli rüzgarlara karşı dayanıksız çatılar
… Çatılar Neden Uçar? Çatının eğimli yüzeyinden geçen rüzgarlar o bölgedeki basıncı düşürürler. Yapının ve çatının içinde atmosferik basınç vardır. İçeride ve dışarıda oluşan basınç farkı dışarıya doğru bir kuvvet oluşturur. Zayıf bağlantı noktalarına veya kalitesiz malzemeye bağlı olarak çatı yerinden oynar veya havalanır.
Amaç Ani rüzgar artışlarının bulunduğu veya sürekli şiddetli rüzgar alan bölgelerdeki prefabrik yapıların çatılarını veya kendilerini güçlendirmek. Maksimum verim Minimum maliyet İnsan sağlığına zararlı olmayan Kullanışlı Uygulanabilir
… Elektromıknatısların Kullanımı Minimum Bağlantı Noktası - Maksimum Kuvvet Elektromıktanısın etkileşim için temasa ihtiyaç duymaması 500kg/4900N’a kadar dayanıklı olması Düşük Enerjiyle Çalışabilme 12 V – 0.5 A ile çalışabilme
Yöntem Modelleme 0.53 m yüksekliğinde, 0.70 m genişliğinde, 0.75 m uzunluğunda ve 57o açılı bir sırt çatı 0.45m x 0.45m’lik bir sehpa üzerinde
… Tetikleyici İletken içi boş çerçevenin içine sarkıtılan iletken çubuk Rüzgarın tepkisi ile salınım hareketi yapar ve serbest iletken çubuk iletken silindire temas eder. Böylece 555 Zamanlayıcı Devresindeki “trigger” girişine akım gönderilmiş olur.
… Tek Kararlı 555 Zamanlayıcı Devresi Enerji kullanımını azaltmak/kontrol etmek Tetikleyiciden uyarı gelmediği sürece kararlı durumda Uyarı ile birlikte belirli süre çalışır Çalışma süresi aşağıdaki formül ile hesaplanır: t = 1.1 x R1C1
Hesaplamalar Rüzgar Hızı - Kuvvet F = 0.63 x A x v2 Cd F = rüzgarın oluşturduğu kuvvet A = rüzgara maruz kalan yüzey alanı v = rüzgar hızı Cd = yüzey katsayısı (yüzey şekli ve rüzgar geliş açısına bağlı) 27 m2’lik bir çatı için: F = 17.01 x v2 Üretici firmanın bilgilerine göre bir mıknatıs 500 kg’lık bir yükü kaldırabilmektedir. Bu demek oluyor ki her bir elektromıknatıs 4900N’a dayanıklıdır. 4900 = 17.01 x v2 v=16,97ms-1 = 61.1kmh-1
… Maliyet ve Çatı Giderleri Karşılaştırılması 1 tane Reth EM 500 MR = 250TL (perakende satış fiyatı) Ortalama prefabrik konut fiyatı= 15 000TL
İnsan Sağlığına Zararlı Mı? Dünya Sağlık Örgütü http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs299/en/index.html Electromagnetic fields and public health Static electric and magnetic fields Fact sheet N°299 March 2006 10 Mart 2012, Cumartesi günü ulaşıldı.
Sonuçlar ve Tartışma Yapılan hesaplamalar ve modelleme tek bir elektromıknatıs kilidin 4,900N’luk bir kuvvete ve dolayısıyla 61.1 kmh-1 hızındaki bir rüzgara karşı dayanıklı olduğunu göstermiştir. Beaufort Skalası’na göre 7 şiddetindeki bir rüzgara karşı dayanıklı olan elektromıktanıs kilitlerden birden fazla kullanılarak prefabrik yapıların çatılarının ve hatta kendilerinin şiddetli rüzgarlara karşı güçlendirilebileceği düşünülmüştür. Böylece hem çevreye verilebilecek zararlar hem de çatıların uçması durumunda oluşabilecek harcamalar ve yapının içinde konaklayanların çekeceği sıkıntılar önlenmiş olacaktır.
Projenin Geliştirilmesi Mimarlar ve mühendisler ile ortak çalışma ile kilitlerden maksimum verim alınacak yerlerin belirlenmesi Sadece çatıların değil, prefabrik yapıların kendilerinin yere ve birbirine sabitlemek için kullanılması Tetikleyici devrenin rüzgarın şiddetine göre aşamalı olarak devreye girmesi için gerekli değişikliğin yapılması Tek bağlantı noktasını da kaldırmak adına yapının kendisinin elektromıknatıs özellik kazandırılması
Soru - Cevap TEŞEKKÜRLER
Prefabrik Yapılarda Çatıların Rüzgara Karşı Elektromıknatıslarla Güçlendirilmesi İhsan Doğramacı Vakfı Özel Bilkent Erzurum Laboratuvar Lisesi Özgür Devrim ARIKAN Danışman Öğretmen: Yasin Güneri 22 Mart 2012