How to account for uncertainty in soil properties in offshore monopile design by means of probabilistic analysis
Zemin parametrelerindeki belirsizliklerin denizüstü rüzgar türbini tasarımına etkisinin olasılıksal yöntemler ile incelenmesi
- Tez No: 725937
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
Açık deniz rüzgar türbinleri sürdürülebilir enerji üreterek sera gazı salınımını azaltmaya ve düşük karbon bir gelecek sağlamaya katkı sağlayarak dünyada giderek önem kazanmaktadır. Tekil kazık ise en çok kullanılan temel çeşididir. Tekil kazık tasarımı için açık deniz zemin parametlerinin derinlikle değişiminin kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi gereklidir. Ayrıca bu zeminler doğal yapıları gereği değişkenlik ve belirsizlik içerir. Belirsizlikleri hesaba katmak ve hedef güvenilirliği sağlamak için literatürde deterministik tasarım yaklaşımlarında modifikasyonlar önerilmektedir. Buna paralel olarak, bu çalışmanın temel amacı, daha güvenilir ve düşük maliyetli bir tek kazık tasarımına ulaşmak için zemin özelliklerinin belirsizliğini olasılıksal bir yaklaşımla değerlendirmektir. Bu tez kapsamında, American Petroleum Institute (API) ve Det Norske Veritas - Germanischer Lloyd (DNV-GL) klavuzlarına göre tekil kazıkların yapısal stabilitesini ve servis ömrü dayanılırlığını kontrol etmek için p-y yöntemiyle tek boyutlu analizler yapılmıştır. Zemin-yapı etkileşimini hesaba katmak için API klavuzuna uygun olarak tekil kazık boyunca nonlineer Winkler yayları atanır. Analizler doğrusal olmayan çözücü OpenSees ve toplu analizler için Python kullanılarak yapılmıştır. Monte Carlo Simülasyonu rastsal alanlar oluşturmak için kullanılmıştır. Bu olasılıksal analizler için önce literatürden bir örnek tekil kazık çalışması incelenmiş (Danimarka) ve yöntem doğrulandıktan sonra Belçika açıklarında yeni bir tekil kazık dizayn edilmiştir. Sonuçlar, deniz tabanı zemin değişkenliğinin, belirli zemin koşullarına bağlı olarak yetersiz performans olasılığını etkileyebileceğini göstermektedir (Danimarka çalışması için yetersiz performans olasılığı 1%den az, Belçika çalışması için 12%). Ayrıca, zemin parametresi istatistiksel dağılım fonksiyonunun seçiminin, yüksek belirsizlik katsayısı değerleri için yetersiz performans oranını etkileyebileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Offshore wind turbines gain more importance worldwide as they contribute to reduce greenhouse gas emissions and achieve a low-carbon future producing sustainable energy. Monopile is the most commonly employed foundation type for offshore wind turbines. Monopile design requires a comprehensive assessment of seabed soil properties with depth. However, seabed soils involve inherent variability and uncertainty in material properties. Modifications to deterministic design approaches are suggested in the literature to account for uncertainties and achieve target reliability. This study aims to incorporate the uncertainty of soil properties in a probabilistic approach to reach a more reliable and cost-efficient design. Thus, a one-dimensional analysis by the p-y method is conducted to check structural stability and serviceability according to American Petroleum Institute (API) and Det Norske Veritas - Germanischer Lloyd (DNV-GL) guidelines. Hence, nonlinear springs are assigned along the length of the monopile to account for the soil-structure interaction. Analyses are conducted using OpenSees as a nonlinear solver and Python for batch runs. Monte Carlo Simulation is employed to generate random fields. Firstly, the analysis method is verified by comparing the deterministic analysis for a case study in Denmark. Then, probabilistic analysis is applied to the case study and a newly designed monopile in Belgium offshore. Results show that seabed soil variability can affect the probability of unsatisfactory performance (PUP) depending on the specific soil conditions (Denmark Case Study less than 1%, Belgium Case Study 12%). Furthermore, the selection of soil parameter distribution function can affect PUP for high coefficient of variation values.
Benzer Tezler
- Jack-up platformunun deterministik titreşim analizi: et kalınlığının titreşim genlik ve rezonansına etkisi
The Deterministic vibration analyse of the jack-up platforms: the effects of the structure thickness on the amplitude and resonance of vibration
İSMAİL YALÇIN
- Yüzeysel temelli yapılarda sıvılaşmaya bağlı oturmaların sayısal analizi
Numerical simulation of liquefaction induced settlements on shallow founded structures
AYÇA KIRAN
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUBİLAY KELEŞOĞLU
- Karayolu köprülerinin sismik boyutlandırılmasıyla ilgili bazı yönetmeliklerin incelenmesi, karşılaştırılması ve uygulamalar
Investigations and comparisons on some rugulations for seismic design of highway bridges and applications
ŞÜKRÜ EROL
- Deprem tasarım sınıfı 1 olan betonarme binalarda kontrollü hasar performans seviyesi için gerekli perde alanının araştırılması
Investigation of the required shear wall area for the controlled damage performance level in reinforced concrete buildings with earthquake design class 1
ŞEYMA GÜL GENÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET KARATON
- Bulanık zincir model temelleri ve hidrograf tahminleri
Fuzzy chain model fundamentals and hydrograph estimations
YAVUZ SELİM GÜÇLÜ
Doktora
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKAİ ŞEN