Geotechnical design of suction piles: Simplified and advanced methods
Emme kazıklarının geoteknik tasarımı: Basitleştirilmiş ve ileri düzey metotlar
- Tez No: 968482
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP HURİ ÖZKUL BİRGÖREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
Artan küresel enerji talebi ve yenilenebilir kaynaklara yönelme, açık deniz yapılarının gelişimini hızlandırmıştır. Bu durum, zorlu çevresel koşullara dayanabilen sağlam ve uygun maliyetli temel tasarımlarını gerekli kılmaktadır. Emme kazıkları uzun süredir açık deniz petrol ve gaz endüstrisinde ankrajlı veya açık deniz yapılarının temeli olarak kullanılmaktadır. Günümüzde yüzen açık deniz rüzgar türbinleri için temel olarak da kullanılmaktadırlar. Çoğu açık deniz uygulamasında tasarım yükü senaryoları çok yönlüdür ve öngörülen düşey yüklere ek olarak önemli yatay veya moment yük bileşenleri içerir. Limit durum çözümlerine ve tek yönlü yüklemeye dayalı klasik yaklaşımlar, bu tür karmaşık yüklemeler altındaki taşıma kapasitelerini tahmin etmede sınırlıdır. Bu nedenle, yıllar içinde sektörde hem basitleştirilmiş hem de ileri düzeyde farklı tasarım yöntemleri geliştirilmiştir. Plastisite teorisine dayalı basitleştirilmiş yöntemler, etkileşim diyagramları ve sonlu eleman tabanlı çözümler bu yöntemler arasındadır.Bu tez, bu tasarım yöntemlerine genel bir bakış sunmakta ve Na Kika projesinin temel kazıkları için örnek vaka analizi olarak uygulanmaktadır. Bu çalışmada, emme kazıklarının kurulum ve tek eksenli taşıma kapasitesini (hem düşey hem de yatay) değerlendirmek için ilgili açık deniz kodlarına uygun, elektronik tablo tabanlı tasarım araçları geliştirilmiştir. Mevcut web tabanlı araçlar (Web Apps for Engineers) da incelenmiş ve uygulanmıştır. Açılı yüklenen ankrajlı kazıkların taşıma kapasitesini belirlemek için geliştirilen, mevcut bir üst sınır teorisi tabanlı araç olan Fall16, bir etkileşim diyagramı oluşturmak için kullanılmıştır. Ayrıca, Na Kika emme kazıkları Plaxis 3D sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak modellenmiştir. Düşeyden yataya yük boşluğunda taşıma zarfını (etkileşim diyagramı) oluşturmak için çoklu yükleme senaryoları çalıştırılmıştır. Seçilen bir servis yükü durumu için geçerli gerilmeleri ve birim deformasyonları belirlemek amacıyla“Hardining soil model”uygulanmıştır. Bu araştırma, emme kazıkların geoteknik tasarımı için rehberlik sağlamayı amaçlamaktadır. Yükleme senoryalarının karmaşıklığı, parametrik çalışmalar yapmak (ve gerekli minimum kazık boyutlarını belirlemek) için uygun basitleştirilmiş yöntemlerin ve servis limit durumlarının karşılandığını doğrulamak için Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) gibi ileri yöntemlerin kullanılmasını gerektirmektedir. Bulgular, değerlendirilen tüm yöntemlerin tutarlı taşıma kapasitesi hesaplamaları verdiğini ve birbirini tamamladığını göstermektedir. Emme kazıkların gelecekteki uygulamaları, özellikle açık deniz rüzgar endüstrisindekiler, ortaya çıkan yeni tasarım zorluklarını tanımlamayı ve bunları ele almak için yenilikçi çözümler bulmayı gerektirecektir.
Özet (Çeviri)
The increasing global energy demand and the shift towards renewable sources have accelerated the development of offshore facilities. This situation necessitates robust and cost-effective foundation solutions capable of withstanding challenging environmental conditions. Suction piles have long been used in the offshore oil and gas industry as anchors or foundations for offshore structures. Today they are being used as foundations for floating offshore wind turbines. In most offshore applications design load scenarios are multi-directional and include significant horizontal or moment load components in addition to prescribed vertical loads. Classical approaches based on limit state solutions and unidirectional loading are limited in their ability to predict failure capacities under such complex loading. Hence, over the years, different design methods, both simplified and advanced, have been developed for use in the industry. Simplified methods based on plasticity theory, interaction diagrams, and finite element based solutions are among these methods. This thesis presents an overview of these design methods and applies them to the well-published case study of the foundation piles for Na Kika project. In this study, spreadsheet-based design tools, compliant with relevant offshore codes, have been developed to assess installation and uniaxial holding capacity (both vertical and horizontal) of suction piles. Available web-based tools (Web Apps for Engineers) have also been reviewed and applied. An existing upper bound theory-based tool, Fall16 (developed for determining the capacity of anchor piles with inclined loading), has been used to develop an interaction diagram. Additionally, the Na Kika suction piles have been modeled using the finite element software Plaxis 3D. Multiple loading scenarios were run to establish the capacity envelope (interaction diagram) in the vertical-to-horizontal load space. The hardening soil model was applied to determine stresses and strains applicable to one selected service load condition. This research aims to provide guidance for the geotechnical design of suction piles. The complexity of the loading regimes necessitates the use of both simplified methods, which are suitable for conducting parametric studies (and establishing minimum required pile dimensions) and advanced methods such as FEA (to verify service limit states are satisfied). The findings show that all methods considered gave consistent capacity calculations and complemented each other. Future applications of suction piles, particularly those in the offshore wind industry, will need to identify new design challenges that arise and find innovative solutions to address them.
Benzer Tezler
- Sıvılaşma analizi ve sıvılaşma sonucu oluşan yanal yayılma hesap yöntemlerinin karşılaştırılması
Liquefaction analysis and comparison of lateral spread calculation methods resulting from liquefaction
MERT ALTINDİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Öngermeli ankrajlı kesişen kazıklı iksa sistemi: Bir vaka analizi ve nümerik olarak incelenmesi
Prestressed anchored secant pile wall: A case study and numerical analysis
GİZEM UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
- 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
- Deprem yükleri altındaki kargir ve betonarme istinat duvarlarının risk ve maliyet analizi
Başlık çevirisi yok
AHMET ŞAHİN
- Kum zeminlerde, yatay yüklü baret kazıkların davranışının belirlenmesi
Determination of behaviour of barrette piles under lateral load in sand
MURAT OKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR