Numerical modelling of reinforced concrete pressure tunnels using the overlapping lattice method
İç basınçlı betonarme tünellerin örtüşen kafes modeli kullanılarak sayısal modellenmesi
- Tez No: 595758
- Danışmanlar: PROF. DR. KAĞAN TUNCAY, PROF. DR. YALIN ARICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Çalışmaları Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Basınçlı enerji tünelleri, hidroelektrik santrallerde suyu rezervuardan türbinlere iletirler. Bu tünellerin davranışını anlamak ve tasarım kılavuzları oluşturmak için yapılan hesaplama çalışmaları, deneysel çalışmaların sınırlı olması nedeniyle güçlükle doğrulanabilmiştir. Orta Doğu Teknik Üniversitesinde (ODTÜ) betonarme enerji tünelleri üzerine yapılan deneysel son çalışmalar, ilk kez hesaplama modellerinin deneysel verilerle doğrulanmasına imkân sağlamıştır. Yayılı ve ayrık çatlak modelleriyle sonlu elemanların kullanılmasına yönelik geleneksel yaklaşımlar yerine, bu çalışmada, betonarme tünelin ve çevresindeki kayanın doğrusal olmayan davranışını simüle etmek amacıyla Örtüşen Kafes Metodu - OLM (Overlapping Lattice Method) kullanılmıştır. İlk olarak, OLM'de kullanılan parametreler çatlak enerjisi, çekme dayanımı ve betonun elastisite modülü kullanılarak kalibre edilmiştir. Enerji dağılımının eleman uzunluğu ölçeğinden bağımsız olmasını sağlamak için bir normalleştirme kuralı geliştirilmiştir. Daha sonra ODTÜ'de yapılan yarı-statik tünel deneyleri simüle edilmiş, iç basınç-tünel açılma eğrilerinin yanı sıra sayısal çalışmalarda elde edilen çatlak dağılımları, deneysel gözlemlerle karşılaştırılmış ve OLM tahminlerinin deneysel verilerle uyumlu olduğu gösterilmiştir. Son olarak kalibre edilmiş model, basınçlı tünellerde dinamik etkiler altında çatlak oluşumlarını ve yayılımlarını incelemek amacıyla kullanılmıştır. Deneysel gözlemler ve sayısal çıkarımlar doğrultusunda, tünel etrafındaki kayanın yerinde gerilme koşullarının, tünel kaplamasının davranışı üzerinde önemli bir rol oynadığı ortaya konmuştur. Tünel kaplaması ile etrafındaki kayanın arasında yeterli temasın olmaması ya da kayanın düşük saha gerilimlerine sahip olması, basınç tünellerinde gözlenen çatlakların olası nedenleri olarak gösterilmiştir. Bu çalışma kapsamında geliştirilen OLM'nin, tünellerin sismik davranışını değerlendirmek için de kullanılabileceği görülmüştür
Özet (Çeviri)
Pressure tunnels transmit water from the reservoir to the turbines of hydroelectric power plants. The computational studies conducted to understand the behavior and shed light on the design guides of pressure tunnels were scarcely validated with experimental data as experimental work on pressure tunnels is very limited. Recent experimental studies on reinforced concrete pressure tunnels carried out at the Middle East Technical University (METU), for the first time, allow computational models to be validated with experimental data. Instead of the conventional approach of using finite elements with smeared and discrete crack models, in this study, an Overlapping Lattice Model (OLM) was used to simulate the nonlinear behavior of the reinforced concrete tunnel as well as the surrounding rock body. First, parameters used in the OLM were calibrated using the fracture energy, the tensile strength and the elasticity modulus of concrete. A normalization rule was developed to make sure that energy dissipation is independent of lattice length scale. Then, the quasi-static tunnel experiments performed at METU were simulated and internal pressure-tunnel expansion curves as well as crack patterns obtained in the numerical studies were compared with the experimental observations. OLM predictions are shown to be in agreement with the experimental data. Calibrated model was then applied to study dynamic crack initiation and propagation in pressure tunnels. In line with the experimental observations and numerical inferences, in-situ stress conditions in the surrounding rock body play an important role on the behavior of the tunnel lining. Low confining stress or lack of sufficient contact between tunnel lining and surrounding rock body are possible causes of the cracks observed in pressure tunnels. As a future research opportunity, OLM developed in the context of this research can be used to evaluate the seismic behavior of tunnels.
Benzer Tezler
- Van depreminde hasar gören betonarme bir yapının, performans değerlendirme yöntemleriyle hasarının tahmini
Damage estimation of a reinforced concrete building observed damages in van earthquake with performance evaluation methods
TAMER YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Yığma duvarların düzlem içi davranışlarının modellenmesi ve analizi
Analysis and modelling of the in-plane behaviour of masonry walls
SEDAT KÖMÜRCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH GEDİKLİ
- Lifli polimerle güçlendirilmiş yığma duvarların modellenmesi
Numerical modeling of unreinforced masonry walls strengthened with fiber reinforced polymers
OKTAY JAFAROV
Doktora
Türkçe
2012
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE DORAN
PROF. DR. H. ORHUN KÖKSAL
- Patlama yükünün betonarme ve yığma binalara etkisi
Effect of blast load on the concrete and masonry structures
SABIOU NAMATA SAIDOU
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KOÇAK
- Mikrodüzlem betonarme modeli ile betonarme kiriş elemanlarının darbe etkisindeki davranışlarının incelenmesi
Investigation of the behavior of reinforced concrete beam elements under impact using microplane concrete model
OKTAY YÜCEEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ABDULLAH DÖNMEZ