Tekil-kazıklı (mono-pile) açık-deniz enerji türbinlerinin deprem, rüzgar ve deniz dalgası etkileri altında üç boyutlu zemin-kazık dinamik etkileşim analizleri
Three-dimensional soil–pile dynamic interaction analyses of monopile offshore energy turbi̇nes under the effects of earthquake, wind, and ocean
- Tez No: 965876
- Danışmanlar: PROF. DR. HALİL MURAD ALĞIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Açık Deniz Rüzgar Türbilerinin dinamik analizlerinin belirlenmesinde önemli tasarım parametrelerinin üzerinde durulması gereken konudur. Rüzgar türbinin bağlandığı tekil kazıklı temel de hem mühendislik tasarımı açısından hemde ekonomik olarak önemli bir rol oynar. Tekil kazıklı Açık Deniz Rüzgar Türbinlerinin, sismik ve zamana bağlı dinamik çevresel etkiler altında, doğrusal olmayan geoteknik etkileşimleri göz önünde bulundurarak tasarlanması ve güncel enerji sektörü kapsamında ise önemli bir konudur. Tekil temelli rüzgar türbinin tasarımda üç boyutlu (3B) jeomorfolojik değişimler ve jeomorfolojik deformasyon dahil olmak üzere karmaşık zemin koşullarında inşa edilen tekil kazıklı rüzgar türbinleri ile dinamik zemin-yapı etkileşimi özellikleri ile sonlu elemanlar (SE) analizleri kullanılarak araştırılmıştır. Tekil kazıklı Açık Deniz Rüzgar Türbinlerinde deprem ve dinamik çevresel kuvvetlerin etkisiyle, standart yapı sistemlerinde sıkça karşılaşılması güç olan, dönme ve deformasyon tepkileri ve zemin ortamı ile ilgili karmaşık davranış mekanizmaları araştırması yapıldı. Bu tarz tekil temel tekilsistemlerinde oluşan yanal deformasyon, temel rotasyonu ve eğilme moment değişimleri, birleşik etkiler altında incelendi. Bu kapsamda deprem, rüzgar ve deniz dalga etkileri kapsamında kazık tepkilerinin hangi oranda etkilendiği ve zemin-kazık etkileşimi göz önünde bulundurularak ivme ve deformasyon davranış değişimlerinin nasıl oluştuğu incelendi. Tez çalışmamızda doğrulama yöntemi olarak, simülasyon sonuçlarının optimizasyon yönteminde çıkan sonuçları karşılaştırılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Zeminin tekil kazık türbin etkileşim davranışı, tek taraflı sismik uyarım ve rüzgar ve dalga çevresel yükleri altında doğrusal olmayan zaman geçmişi tepkilerine dayalı olarak incelenmiştir. Tekil kazıklı sistemlerin dinamik tepkisinin ve tekil kazık türbin etkileşimlerinin jeomorfolojik yeraltı varyasyonlarından önemli ölçüde etkilendiği sonucuna varılmıştır. Bu nedenle, 3B SE analizleri bağlamında sismik saha araştırması yoluyla belirlenen deformasyonların 3B varyasyonlarını dikkate almak kritik önem taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
The dynamic analysis of offshore wind turbines requires careful consideration of various key design parameters, especially due to the complexity of their interaction with the marine environment. Among these, the monopile foundation—commonly used to support turbines—plays a crucial role not only in structural performance but also in terms of cost-efficiency. Designing such systems under the combined influence of seismic activity and time-dependent environmental loads demands a detailed understanding of nonlinear soil-structure interaction mechanisms. This study focuses on the behavior of monopile-supported offshore wind turbines constructed in complex soil conditions, taking into account three-dimensional geomorphological variations and deformations. Using finite element analysis, dynamic responses such as lateral displacements, rotational movements, and bending moment changes were evaluated under the combined effects of earthquakes, wind, and ocean waves. These responses, which are rarely encountered in standard structural systems, highlight the need for a more integrated design approach. Special attention was given to how seismic and environmental forces alter the acceleration and deformation behavior of the monopile system, with soil-pile interaction playing a central role. Simulation results were compared with those obtained through optimization techniques as part of the validation process. The nonlinear time-history responses under unilateral seismic excitation, combined with wind and wave loads, were used to investigate the dynamic behavior of the system. Findings indicate that the interaction between the monopile and surrounding soil is significantly affected by subsurface geomorphological variations. Therefore, incorporating three-dimensional deformation patterns derived from seismic field investigations into the analysis is essential for achieving realistic and reliable design outcomes.
Benzer Tezler
- Hysterical effects in flow characteristics in the wake region of group of cylinders during the passage of gradually varying unsteady flow
Tedrici değişken akım koşullarında silindir iz bölgesindeki akım ve türbülans karakteristiklerinde histerik etkiler
ERYILMAZ ERDOG
Doktora
İngilizce
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORAL YAĞCI
- Dynamic numerical analysis of typical monopile foundations for offshore wind turbine applications
Deniz rüzgar türbini uygulamaları için tipik tek kazıklı temellerin dinamik sayısal analizi
ABDUH KIWANUKA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiMersin Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR LÜTFİ ERTUĞRUL
- Numerical and experimental analysis of single pile foundation behavior in expansive Ankara clay
Şı̇şen Ankara kı̇lı̇nde tekı̇l kazık temel davranışının sayısal ve deneysel analı̇zı̇
SEFA YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ÇOKÇA
- Experimental and numerical modelling studies for interpreting and estimating the p-d behavior of single piles in unsaturated soils
Suya doygun olmayan zeminlerde tekil kazık p-d davranışının tahmini ve yorumlanmasına dayalı deneysel ve sayısal modelleme
ZEHRA NİL KUTLU
Doktora
İngilizce
2013
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL
PROF. DR. SAİ K. VANAPALLI
- Kazıklı temellerde grup etkisinin model deneylerle araştırılması
Investigation of group effect with model piled foundations
YAVUZ YENGİNAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiSelçuk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN TAN