Design and Production of 2-Axis Shaking Table

Abstract

Today, many analytical methods developed to predict the behavior of structures under dynamic effects and software based on these methods have been developed and presented to the service of engineers. However, it is not possible for these softwares to predict some possible damages in the structures with absolute accuracy. At this point, shaking tables can sometimes be used to reveal the dynamic behavior of the scaled models of the structures. However, these devices often have high costs. Within the scope of this study, a 2-axis (X and Y) shaking table has been developed. The device, which has a table size of 70x70 cm, has a ± 25 cm stroke length and is designed to be able to apply both cyclic and predefined earthquake movements. Unlike common biaxial systems; Thanks to the developed joint system, equal distribution of the loads on both axes is ensured. The parts of the system that require real-time management are written in C, and the computer interface software is written in C#. The drive system is provided by servo motors for stable operation of the system under high weights. As a result of the experiments carried out after the production, it has been observed that the error margin of the system remains below 1 percent.

Keywords

• Shaking Table
• Dynamic Behavior
• Earthquake

2 Eksenli Sarsma Tablası Tasarımı ve İmalatı

Öz

Günümüzde yapıların dinamik etkiler altındaki davranışının öngörülmesi için geliştirilmiş çok sayıda analitik yöntem ve bu yöntemleri esas alan yazılımlar geliştirilmiş ve mühendislerin hizmetine sunulmuştur. Bununla birlikte bu yazılımların yapılardaki kimi olası hasarları mutlak doğrulukla öngörmesi mümkün olamamaktadır. Bu noktada kimi zaman yapıların ölçekli modellerinin dinamik davranışlarını ortaya koymak için sarsma tablaları kullanılabilmektedir. Ancak bu cihazlar çoğunlukla yüksek maliyetleriyle dikkat çekmektedir. Bu çalışma kapsamında 2 eksenli (X ve Y) sarsma tablası geliştirilmiştir. 70x70 cm tabla ölçüsüne sahip olan cihaz ±25 cm kurs boyuna sahip ve hem çevrimsel hem de ön tanımlı deprem hareketlerini uygulayabilecek şekilde tasarlanmıştır. Yaygın iki eksenli sistemlerin aksine; geliştirilen mafsal sistemi sayesinde her iki eksene gelen yüklerin eşit dağıtılması sağlanmıştır. Sistemin gerçek zamanlı yönetim gerektiren kısımları C dilinde, bilgisayar arayüz yazılımı ise C# dilinde yazılmıştır. Sistemin yüksek ağırlıklar altında kararlı çalışması için tahrik sistemi servo motorlarla sağlanmıştır. Üretim sonrasında yapılan deneyler neticesinde sistemin hata payının yüzde 1’in altında kaldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Sarsma Tablası
• Dinamik Davranış
• Deprem

Kaynakça

1. [1] A. K. Chopra, Dynamics of Structures, 4th editio. London: Pearson Education Limited, 2015.
2. [2] P. Sollogoub, Seismic testing, vol. 494. CISM International Centre for Mechanical Sciences, 2007.
3. [3] G. H. Powell, Modeling for Structural Analysis : Behavior and Basics. California: Computers and Structures INC., 2010.
4. [4] E. AĞCAKOCA, “Yüksek Katlı Yapının Sarsma Tablası Üzerinde Deprem Performansının İncelenmesi,” ALKÜ Fen Bilim. Derg., vol. 1, no. 3, pp. 132–143, Dec. 2019, doi: 10.46740/alku.577323.
5. [5] Ö. Şahin, N. Çağlar, and E. Çelebi, “Küçük Ölçekli Sarsma Tablası Test Modelleri için Uygun Ölçeklendirme Katsayısının Araştırılması,” in 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science, 2017, vol. 2017, no. September, pp. 7–16.
6. [6] L. Tao et al., “Comparative study of the seismic performance of prefabricated and cast-in-place subway station structures by shaking table test,” Tunn. Undergr. Sp. Technol., vol. 105, p. 103583, Nov. 2020, doi: 10.1016/j.tust.2020.103583.
7. [7] C. Zhong and C. Christopoulos, “Finite element analysis of the seismic shake‐table response of a rocking podium structure,” Earthq. Eng. Struct. Dyn., p. eqe.3397, Nov. 2020, doi: 10.1002/eqe.3397.
8. [8] Q. Xu, H. Zhang, Q. Liu, and L. Wang, “Seismic analysis on reinforced concrete group silos through shaking table tests,” Struct. Concr., p. suco.202000207, Oct. 2020, doi: 10.1002/suco.202000207.

9. [9] M. Su, H. Wang, Z. Wang, and F. Wang, “Shaking table tests on steel portal frames consisting of non-compact tapered members,” J. Constr. Steel Res., vol. 128, pp. 473–482, Jan. 2017, doi: 10.1016/j.jcsr.2016.09.009.
10. [10] A. Torun and M. Çunkaş, “İki Eksende Salınım Yapan Sarsma Tablası Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi,” Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilim. Dergisi; Cilt 9 Sayı 2; 85-96, vol. 9, no. 2, pp. 85-96–96, 2009.
11. [11] M. T. Nazi̇oğlu, M. Yalçınkaya, H. Keşen, H. Erdoğan, and Ö. F. Karaçal, “Comparison of Seismic Shake Table and Dynamic Analysis Results Using Balsa Model,” Sciennovation, vol. 2. Ali GÜRBÜZ, Taşlıdere mh. Menderes Bulvarı Gündoğdu Kuleleri K:5 No:14, pp. 47–57, 2020.
12. [12] Arduino, “ARDUINO MEGA 2560 REV3,” 2020. https://store.arduino.cc/usa/mega-2560-r3 (accessed Nov. 10, 2020).
13. [13] S. K. Peddapelli, Pulse Width Modulation. Berlin: De Gruyter Oldenbourg, 2017.