Bu çalışmada, farklı endüstriyel sektörlerde yaygın olarak kullanılan küresel basınçlı tankların sismik performansları yakın-fay deprem yer hareketleri etkisinde sayısal olarak incelenmiştir. Yakın-fay yer hareketleri bir fay kırığı yüzeyi civarındaki bölgede kaydedilen yer hareketleri olarak nitelendirilmektedir. Fay kırığına yakın olan bu yer hareketleri, sismik kaynaktan uzakta olan yer hareketlerinden önemli ölçüde farklılıklar gösterebilmektedir. Çalışmada ileri yönelim ve sıçrama adımı etkilerinin gözlendiği yer hareketleri seçilmiş ve küresel depolama tanklarının sismik davranışları üzerindeki etkileri kurulan sonlu eleman modelinin zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri aracılığıyla incelenmiştir.
YAZAN
Sezer ÖZTÜRK / Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi
Ali SARI / İstanbul Teknik Üniversitesi
Depolama tankları kullanım amaçlarına göre atmosferik veya basınçlı tank olarak tasarlanıp imal edilirler. Basınçlı kaplar, dış ortamdan farklı bir basınçta gaz veya sıvı depolamak üzere tasarlanmış kapalı yapılardır. Basınç altında büyük hacimlerde sıvı veya gaz depolama ihtiyacı, küresel tankların kullanılmasına yol açar. Bu tanklar özellikle petrokimya, gübre üretimi, sıvı gaz üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Depremler her yapıda olduğu gibi bu tür yapılarda da önemli bir tehlike teşkil etmektedir. Aşırı basınç ve sıcaklık farkı, tehlikeli ve birçok ölümcül kazaya neden olacak patlamalara neden olabilir. Geçmiş depremlerde depolama tanklarında meydana gelen yangın ve patlama olayları çevresel, ekonomik, sosyal açıdan büyük hasarlara sebep olmuştur. Küresel tanklarda sismik etkilerin tetiklediği yangın ve patlamalar ile domino etkisi adı verilen olayların meydana gelmesi çok büyük tehlike arz etmektedir. Bu nedenle, bu kaplar domino etkilerine karşı yeterli güvenliğe sahip olarak tasarlanmalıdır. 1952 Kern County depreminde Paloma tesisinde iki küresel tankta kolonlar arası çapraz çubuk elemanlarda göçmeve boru sisteminde kırılmalar meydana gelmiştir [1]. 1991 Costa Rica [2] depreminde bir küresel tank tamamıyla göçmüştür. 2001 Bhuj, Hindistan depreminde [3] birkaç tankta kolonlar arası çapraz çubuklarda göçme meydana gelmiştir. Japonya’da 2007 yılında meydana gelen Kashiwazaki [4] depreminde küresel tank ankraj bloklarında kesme etkisi sebebiyle kopma meydana gelmiş ve tankın mesnetlendiği kolonlardan kaydığı gözlenmiştir. Verilen örneklerden anlaşılabileceği gibi çeşitli depremler etkisinde küresel tanklarda farklı hasar tipleri gözlenmiştir. Bunların arasında çapraz çubukların kopması, boru sisteminde hasarlar, ankraj elemanlarının hasar görmesi ve göçmesi, tank duvarının oturduğu kolonların alt ve üst uçlarında meydana gelen plastik şekil değiştirmeler, kaynak dikişlerinin kopması gibi farklı hasar türleri bulunmaktadır. Ayrıca 2011 Tohoku depreminde Chiba eyaletinde LPG tanklarında meydana gelen hasarların ardından yangın ve patlamalar meydana gelmiş (Şekil 1) ve bu durumun çevreye ve ekonomiye büyük zararları olmuştur [5].
Tüm bu sebeplerle bu tür yapıların depremler sırasında ve depremler sonrasında ortaya çıkabilecek domino etkilerine karşı yeterli güvenlikte tasarlanıp imal edilmeleri gerekmektedir. Bunun sağlanması da detaylı bir risk analizi aracılığıyla gerçekleşir. Risk analizi deterministik veya olasılıksal yollarla gerçekleştirilebilir. Deterministik yaklaşımda tek bir senaryo, tek bir deprem büyüklüğü ve kaynak-saha mesafesi seçilip diğer parametreler bunlara göre belirlenir. Olasılıksal yaklaşımda ise birçok deprem senaryosu, deprem büyüklüğü ve mesafe söz konusudur. Bu sebeple literatürde hasar tespitinde daha güvenilir sonuçlar elde etmek için deprem risk analizlerinin olasılıksal yaklaşımla gerçekleştirilmesi önerilmektedir [7]. Bu doğrultuda yapıların olasılıksal deprem davranışını ifade eden kırılganlık eğrileri oluşturulmaya çalışılır. Kırılganlık eğrileri yoluyla da hasar analizlerinde daha güvenilir sonuçların elde edildiği bilinmektedir. Kırılganlık eğrileri, deprem etkisinde, yapıda belirli bir hasar seviyesine ulaşılması veya bu seviyenin aşılması olasılığının temsil edildiği eğrilerdir. Bu bilgilerin ışığında, bu çalışmada birçok küresel depolama tankı için ABAQUS [8] programı ile sonlu eleman modellerikurulmuş, farklı yer hareketleri etkisinde doğrusal olmayan analizler gerçekleştirilmiştir. Deprem ivme kayıtlarının seçiminde ise yakın-fay etkilerini içeren (ileri yönelim, sıçrama adımı) ve bu etkilerin bulunmadığı uzak-fay kayıtları göz önüne alınarak geniş bir ivme kaydı veri tabanı oluşturulmuştur.
AMAÇ
Yapıların deprem risk analizlerinde olasılıksal yaklaşım sonucu kırılganlık eğrileri oluşturulmaktadır. Kırılganlık eğrileri belirli bir yer hareketi şiddet ölçütü ile yapıda oluşan hasarın belirli bir düzeye ulaşma veya bu seviyeyi aşma olasılığını ifade eder. Kırılganlık analizleri bu yapıların muhtemel depremler karşısında taşıdığı genel riskin hesaplanması ve sonraki zamanlardaki depremlerin ekonomik etkilerinin tahmin edilmesi bakımından son derece önemlidir. Söz konusu kırılganlık eğrileri veya kırılganlık fonksiyonları, depremler karşısında yapılacak acil durum müdahaleleri ve felaket planları açısından önemlidir. Ayrıca bir depremsenaryosu etkisinde yapıdaki genel hasar ve zararın tahmini olarak hesaplanması amacı ile sigorta şirketleri için de faydalı olmaktadır. Ek olarak güçlendirme planlamalarının yapılabilmesi ve yeniyapıların tasarımı için deprem yönetmeliklerinin güncellenmesi ile riskin azaltılması amacıyla da kullanılabilirler. Bu sebeplerle bu çalışmada, birçok sektörde aktif olarak kullanılan sıvı veya gaz küresel depolama tanklarının sismik performansları gerçekleştirilen sayısal analizlerle gerçekleştirilmiştir. Ardından bu tür tanklar için belirlenen hasar sınıfları aracılığıyla risk analizi sonucu kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Yukarıda geçmiş deprem olaylarından bahsedildiği gibit ank yapılarının da hasarlar gördüğü ve içlerindeki yanıcı ve patlayıcı maddenin dışarı sızmasıyla oluşabilecek yangın ve patlamaların önlenmesinin büyük önem taşıdığı vurgulanmalıdır. Bu sebeple bu çalışmada küresel tank yapılarının farklı özelliklere sahip depremler etkisinde sismik davranışlarının tahmin edilmesi ve hasar analizlerinin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır.
VERİLER
Yapıların deprem davranışlarının değerlendirilmesinde genelde üç farklı yaklaşımdan bahsedilir.Bunlar depremlerden sonra saha incelemeleri, laboratuvar deneyleri ve analitik çalışmalar olarak belirtilebilir. En gerçekçi inceleme yöntemi depremlerden sonra yapılan saha incelemeleridir. Ancak elde edilen sonuçlar, meydana gelen deprem, mevcut yapı ve zemin koşullarına özgüdür. Laboratuvar deneyleri de yapıların deprem davranışı ve kapasitesini belirlemede etkilidir. Ancaktam veya küçük ölçekli deney düzeneklerinin kurulması ve gerçek zamanlı veya düşük hızlı deneylerin gerçekleştirilmesi ekonomik açıdan çok sıklıkla mümkün olmayabilir. Bu sebeplerleyapıların deprem davranışlarının incelenmesinde matematiksel modellerin kurulup sayısal analizlerinin gerçekleştirilmesi de yaygınca kullanılan yöntemlerdendir. Bu çalışmada küresel depolama tanklarının geçmiş depremlerden elde edilen hasar verileri toplanmıştır. Gözlemleredayalı veriler çok sayıda ve detaylı olmadığı için sonlu eleman analizleriyle veriler genişletilmişve bu tür tankların yakın-fay ve uzak-fay yer hareketlerinde deprem performansları incelenmiştir.Kurulan model ve oluşturulan sonlu eleman ağı Şekil 2’de gösterilmiştir. Kurulan modelde küresel tank duvarı 8 adet, 8 m yüksekliğinde, 64 cm çapında dairesel kesitliçelik kolonlar üzerine oturtulmuştur. Tank küresinin çapı ise 12 m olarak göz önüne alınmıştır. Bu boyutlar ve kolon sayıları uygulamadaki tank yapılarının boyutlarına benzer şekilde göz önüne alınmıştır. Her bir kolon, altındaki kare kesitli plakalara oturtulmuş ve bu plakaların her biri de dört adet ankraj bulonu aracılığıyla en alttaki büyük rijit plakaya bağlanmıştır. Kolon ve bulonlariçin ayrı ayrı doğrusal olmayan malzeme özellikleri programa tanımlanmıştır. Çelik malzemesinin elastisite modülü 200000 MPa, poisson oranı ise 0.3 olarak göz önüne alınmıştır.Kolonlarda akma gerilmesi 260 MPa, kopma gerilmesi 500 MPa, kopma birim şekil değiştirmesiise 0.1 olarak göz önüne alınmıştır. Bulonlar için ise akma gerilmesi 640 MPa, kopma gerilmesi800 MPa, kopma şekil değiştirmesi ise 0.2 olarak göz önüne alınmıştır. Modelde sıvı seviyesi %90 olarak göz önüne alınmıştır. Zaman tanım alanında yapılan analizlerde sıvı-yapı etkileşimide göz önüne alınmıştır. Sıvı seviyesinin uygulamadaki yaklaşım gibi yüksek olmasından dolayıbu tür tanklarda çalkalanma etkisi silindirik tanklara göre nispeten daha etkisizdir. Bu sebeple sıvı kütlesi bu yaklaşımda Lagrangian olarak modellenmiştir. Lagrangian olarak modellenen elemanlarda analizlerde sonlu eleman ağında yüksek deformasyon sebebiyle bozulmalar meydana gelebildiği için modelde uyarlamalı ağ (adaptive mesh) komutu kullanılmıştır.
DEVAMI VAR
1 Ağustos 2024
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2024 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Wermut, Wilo ve Xylem’in değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1200 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.
