Seismic performance evaluation of natural gas pipelines and development of necessary improvement methods
Doğalgaz boru hatlarının deprem etkisi altındaki performansının değerlendirilmesi ve gerekli iyileştirme yöntemlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 1005407
- Danışmanlar: PROF. DR. BAKİ ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gömülü çelik doğal gaz boru hatları, doğal gaz iletim sistemlerinin en kritik parçasıdır ve depremlerden ciddi ölçüde etkilenirler. Bu depremler, doğalgaz boru hatlarında kırılma ve kopma gibi çeşitli hasarlara neden olabilirler. Bu nedenle, gömülü boru hattı sistemlerinin sismik yükler altında güvenli bir şekilde işletilebilmesi ve enerji arzının depremler sebebiyle kesintiye uğramaması için bu etkilerin doğru bir şekilde değerlendirilmesi şarttır. Bu çalışmada, kalıcı zemin deformasyonlarına ve sismik dalga yayılımına maruz kalan gömülü çelik doğal gaz boru hatlarının deprem davranışı, kapsamlı bir sayısal çerçeve aracılığıyla incelenmiştir. Boru hattı, SAP2000 sonlu eleman ortamında kabuk elemanları kullanılarak modellenmiş ve daha sonra gerilme ve gerinim dağılımlarının, yerel burkulmanın, ovalleşmenin ve birleşik deformasyon mekanizmalarının ayrıntılı bir şekilde değerlendirilmesi yapılmıştır. Zemin-boru hattı etkileşimi yay elemanları ile temsil edilmiştir. Boru hattı çeşitli değişkenlerin etkilerini daha iyi incelemek için farklı gömülme derinlikleri, çap-kalınlık oranları ve fay-boru hattı kesişme açıları kullanılarak modellenmiş ve analizleri yapılmıştır. Kalıcı zemin deformasyonları, boyuna ve enine fay hareketleri ile sıvılaşma ve heyelan kaynaklı zemin yer değiştirmelerini temsil edecek şekilde, modele yer değiştirme yükleri şeklinde uygulanmıştır. Sismik dalga yayılımı etkileri, tekdüze taban uyarımı altında yapılan tepki spektrum analizleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Sıvılaşma senaryoları ise zemin desteğinin kaybını temsil etmek amacıyla zemini temsil eden yayların sıvılaşan bölgede modelden kaldırılması yoluyla modellenmiştir Boru hattı performansı, farklı hasar mekanizmalarını temsil eden kriterler kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu kapsamda maksimum ve minimum asal gerinimler, çekme , yerel burkulma ve eğilme–ovalleşme etkileşimi gibi hasar modlarının belirlenmesinde temel parametreler olarak benimsenmiştir. Sonlu eleman analizlerinden elde edilen sonuçlar, literatürde yer alan analitik ve ampirik hasar modelleri ile karşılaştırılarak yorumlanmış; böylece yaygın olarak kullanılan basitleştirilmiş yaklaşımların geçerliliği ve sınırlamaları incelenmiştir. Bu çalışmanın bulguları, gömülü boru hattı davranışının belirlenmesinde kalıcı zemin deformasyonlarının baskın rolünü ortaya koymaktadır. Ayrıca, boru cidarında oluşan gerinim taleplerinin geometrik parametrelere ve gömülme koşullarına yüksek derecede duyarlı olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, gömülü çelik boru hatlarının sismik tasarımı ve performans değerlendirilmesinde gerinim tabanlı yaklaşımın önemini açık biçimde vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Buried steel natural gas pipelines are the most critical component of natural gas transmission systems and are significantly affected by earthquakes. These earthquakes can cause various damages to natural gas pipelines, such as rupture and fracture. Therefore, an accurate assessment of these effects is essential for the safe operation of buried pipeline systems under seismic loads and to prevent interruptions in energy supply due to earthquakes. In this study, the seismic behavior of buried steel natural gas pipelines subjected to permanent ground deformations and the propagation of seismic waves is investigated through a comprehensive numerical framework. The pipeline was modeled using shell elements in the SAP2000 finite element program, and then a detailed evaluation of stress and strain distributions, local buckling, ovalization, and combined deformation mechanisms was performed. The soil-pipeline interaction was represented by spring elements. To better examine the effects of various variables, the pipeline was modeled and analyzed using different burial depths, diameter-to-thickness ratios, and fault-pipeline intersection angles. Permanent ground deformations were applied to the model as displacement loads to represent longitudinal and transverse fault movements, as well as ground displacements caused by liquefaction and landslides. The effects of seismic wave propagation were evaluated using response spectrum analyses. The liquefaction scenarios were modeled by removing the springs that represent the ground in the model in the liquefied region to represent the loss of ground support. The performance of the pipeline was evaluated using criteria that represent different damage mechanisms. In this context, the maximum and minimum principal strains were adopted as fundamental parameters in determining damage modes such as tension, local buckling, and the bending-oval interaction. The results obtained from finite element analyses were interpreted by comparing them with analytical and empirical damage models in the literature; thus, the validity and limitations of commonly used simplified approaches were examined. The findings of this study reveal the dominant role of permanent ground deformations in determining the behavior of buried pipelines. Furthermore, it was found that the strain demands on the pipe wall are highly sensitive to geometric parameters and burial conditions. The results clearly highlight the importance of a strain-based approach in the seismic design and performance evaluation of buried steel pipelines.
Benzer Tezler
- A Probabilistik model for the evaluation of rehability of lifeline networks under seismic
Sismik tehlike altındaki candamarı şebekelerinin değerlendirilmesi için bir olasılık modeli
AYŞE SEVTAP SELÇUK
Doktora
İngilizce
1996
İstatistikOrta Doğu Teknik Üniversitesiİstatistik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SEMİH YÜCEMAN
- Derin deniz deşarjı borularının dinamik yükler altındaki davranışı
Behavior of deep sea discharge pipes under dynamic loads
GÖKHAN SÜRÜCÜSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Earthquake risk evaluation in drinking water systems: Example of Teki̇rdağ Marmaraereğli̇si̇ province
İçme suyu sistemlerinde deprem riski değerlendirmesi: Tekirdağ Marmaraereğlisi ilçesi örneği
MUSTAFA BURAK HIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FUAT AYDIN
- İstanbul Tarihi Yarımada'da kentsel ölçekte deprem odaklı kentsel zarar görebilirlik değerlendirmesi
Seismic vulnerability assessment at urban scale in İstanbul Historical Peninsula
SELDA ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH TERZİ
- Depremselliği düşük bölgelerde az katlı yığma/kargir konutların artımsal dinamik analizi ve kırılganlık eğrileri: Gronıngen örneği
Incremental dynamic analysis and fragility curves of low-rise masonry brick residential buildings in low seismicity areas: The case of Groningen
GİZEM ÖZGE YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK