Analysis of a wind turbine foundation on stiff clay with analytical and 3d finite element methods
Katı kil üzerine kurulu bir rüzgar türbini temelinin analitik ve üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemleri ile analizi
- Tez No: 612602
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Karadaki rüzgâr türbini temellerinin ideal tasarımı, geoteknik mühendisliğinin son yıllarda ilgi duyulan bir konusu olmuştur. Ancak, literatür, karadaki rüzgâr türbini temellerinin üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi (3B SEY) ile tasarımı için oluşturulmuş sistematik bir metodoloji ve tasarımı etkileyen faktörleri değerlendiren pratik bir çalışma yönünden yoksundur. Bu çalışmanın amaçları (i) literatürü özetleyerek kapsamlı bir tasarım prosedürü sunmak, (ii) 3B SEY kullanarak karadaki rüzgâr türbini temellerinin tasarımı için gerekli kilit konuları araştırmak ve (iii) hem güvenli hem de ekonomik bir tasarım için önemli olan faktörleri vurgulamaktır. Bu amaçlar için, sert kil üzerinde kurulu 1.5 MW kapasiteli bir rüzgâr türbini, örnek bir çalışma olarak ele alınmış ve temel analizleri (taşıma kapasitesi, devrilme, kayma, dönme rijitliği, elastik oturma ve dönme açısından); analitik yöntem, Monte Carlo simülasyonu kullanılarak olasılıksal yöntem ve 3B sonlu elemanlar kullanılarak yapılmıştır. Sonuç olarak, rüzgâr türbini temellerinin oturma ve dönmesini doğru bir şekilde hesaplamak için, analitik yöntem yerine 3B sonlu eleman çözümleri önerilmiştir. Ayrıca, temel çapı ve zemin özelliklerindeki değişimler, başka bir deyişle farklı değişim katsayısı (DK) seviyeleri, yeterli performanstaki değişim açısından değerlendirilmiştir. DK seviyesi artışının, temelin yetersiz performans gösterme ihtimalinde artışa neden olduğu belirtilmiştir. Bu çalışma; mühendislere temel tasarım yöntemi sunmakta olup, onların zemin özelliklerindeki değişkenliği de hesaba katarak sağlam, güvenli ve ekonomik temel tasarımına ulaşmalarına yardımcı olacaktır.
Özet (Çeviri)
Optimum design of onshore wind turbine foundations have been a topic of interest in geotechnical engineering in recent decades. However, the literature is lacking a systematic methodology for the design of onshore wind turbine foundations with three-dimensional finite element method (3D FEM) and a practical study evaluating the factors affecting the foundation design. The goals of this study are (i) to present a comprehensive design procedure by summarizing the literature, (ii) to investigate the key issues for the design of onshore wind turbine foundations using 3D FEM and (iii) to highlight the important factors for ensuring both safe and economical design. For these purposes, a wind turbine with 1.5 MW capacity on stiff clay was taken as a case study and the analyses of the foundation (in terms of bearing capacity, overturning, sliding, rocking stiffness, elastic settlement and rotation) were conducted using analytical method, probabilistic method using Monte Carlo simulation, and 3D FEM. In conclusion, to calculate the settlement and rotation of wind turbine foundations accurately, using 3D finite element analysis was recommended instead of analytical method. Furthermore, the variation in foundation diameter and soil properties, i.e., different coefficient of variation (COV) levels, on satisfactory performance was evaluated. It was noted that the increase of COV level causes an increase in the probability of unsatisfactory performance of the foundation. This study demonstrates a foundation design methodology for practicing engineers and will be useful to reach robust, safe and economical foundation design for wind turbines considering the variability in soil properties.
Benzer Tezler
- Zemin ankrajlarının taşıma gücü ve imal yöntemlerinin taşıma gücüne etkisi
Soil anchor ultimate load capacity and construction methods effect on ultimate load capacity
ANIL HELVACIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET OĞUZ TAN
- Preliminary geotechnical design of offshore wind turbine monopiles in Türkiye using FEM
Türkiye'de açık deniz rüzgar türbini tekil kazıklarının sonlu elemanlar yöntemi ile geoteknik ön tasarımı
ATASEV DOĞUKAN TAŞBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- Rüzgar enerjisi türbinleri yüzeysel temellerinin geoteknik tasarımı
Geotechnical design of shallow foundation for windenergy turbines
YILDIRIM BAYAZIT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR
- Dokunma ve adım gerilimleri bakımından rüzgar türbini topraklamasının üç boyutlu incelenmesi
Three dimensional analysis of wind turbine grounding in terms of touch and step voltages
ÇAĞRI KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Planning and levelized cost of energy analysis of a floating offshore wind farm and a fixed bottom offshore wind farm project
Denize kurulan yüzen temel ve sabit temelli rüzgar türbin projelerinin planlanması ve seviyelendirilmiş enerji maliyet analizleri
HATİCE ÖZGE ÖZÜER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİHRAT ÖNÖZ