Çevresel yüklere maruz monopile temelli açık deniz rüzgar türbin yapısının yapı-zemin-kazık etkileşiminin incelenmesi
Investigation of structure-soil-pile interaction of a monopile based offshore wind turbine subjected to environmental loads
- Tez No: 971757
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASUMAN IŞIL ÇARHOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde enerji gereksinimi giderek artmakta olup yenilenebilir enerji talebi ve enerji teknolojilerine ilgi son yıllarda endüstriyel açıdan büyük bir önem kazanmıştır. Özellikle açık deniz alanlarında inşa edilen açık deniz (offshore) rüzgar türbinleri sahip oldukları yüksek enerji üretme kapasiteleri nedeniyle yoğun bir şekilde tercih edilmektedir. Offshore rüzgar türbinleri sürekli rüzgar akışı sayesinde enerji üretebilmektedir. Bu yapıların deniz ortamında güvenliğini sağlamak amacıyla kazık temeller aracılığı ile yük aktarımı sağlanmaktadır. Bu çalışmada monopile (tekil kazık) temelli 5 MW kapasiteli offshore kule yapısının çevresel yükler etkisi göz önünde bulundurularak zemin ile etkileşimi incelenmiştir. Monopile (tekil kazık) temelli açık deniz rüzgar türbin yapısının zemin ile etkileşimini incelemek amacı ile suya doygun sıkı kum, gevşek kum ve kil zemin profilleri gözönünde bulundurulmuştur. Zemin, Mohr-Coulomb kriterine dayalı olarak modellenmiştir. Sistemin sismik etkiler altındaki davranışını belirlemek amacı ile doğrusal olmayan dinamik analizler, farklı zamana bağlı yer hareketleri göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmiştir. Deniz ortamındaki açık deniz yapı-ara bağlantı elemanı (transient piece) ve çelik monopile sistemi göz önünde bulundurularak Airy dalga teorisi yöntemi ile dalga analizi gerçekleştirilmiştir. Nümerik analizler sonucunda elde edilen değerler incelenerek yorumlanmıştır. Birinci bölümde; Açık deniz yapıları ile ilgili bilgi verilmekte, ikinci bölümde literatürdeki çalışmaların özeti verilmektedir. Üçüncü bölümde deprem hakkında genel bilgi verilerek geçmişte meydana gelmiş depremler ve doğrusal olmayan dinamik analizler sırasında sisteme uygulanan depremler hakkında bilgiler verilmiştir. Zemin kazık yapı sisteminin deniz dalgası etkisindeki davranışının incelenmesinden dolayı dördüncü bölümde dalga teorileri hakkında bilgi verilmiştir. Beşinci bölümde zemin modelleri, analiz yöntemleri ve zemin stabilitesinde kayma dayanımı ve Mohr göçme kriteri hakkında bilgi verilmiştir. Bununla birlikte, bu bölümde sismik analiz yöntemleri hakkında bilgiler verilmektedir. Altıncı bölümde zemin kazık sisteminin dinamik yükler etkisindeki davranışları hakkında bilgi verilmiştir. Yedinci bölümde kullanılan teknikler ve veriler hakkında bilgiler verilmektedir. Açık deniz rüzgâr türbin monopile zemin sistemine zamana bağlı yer hareketleri uygulanarak sistemin farklı zemin koşullarında doğrusal olmayan dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Sismik analizler sırasında geçmişte meydana gelmiş olan farklı depremlerin zamana bağlı ivme değerleri yapı zemin kazık sistemine uygulanmıştır. Sekizinci bölümde, araştırma bulgular kısmı bulunmakta olup elde edilen değerler karşılaştırmalı olarak ele alınarak değerlendirilmiştir. Dokuzuncu bölümde, gerçekleştirilen analizlerden elde edilen sonuçların genel bir değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu çalışma farklı çevresel yükler etkisine maruz kalan offshore açık deniz yapılarının davranışlarını belirlemeyi ve zemin kazık yapı etkileşimini farklı zemin koşulları göz önünde bulundurarak incelemeyi amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Today, energy demand is steadily increasing, and the demand for renewable energy and interest in energy technologies have gained significant industrial importance in recent years. Offshore wind turbines, particularly those constructed in open sea areas, are highly preferred due to their high energy production capacity. Offshore wind turbines can generate energy thanks to the constant flow of wind. To ensure the safety of these structures in the marine environment, load transfer is achieved through pile foundations. This study investigates the interaction between the soil and a 5 MW offshore tower structure based on a monopile foundation, taking into account the effects of environmental loads. To investigate the interaction between offshore wind turbine structure with monopile and the soil, saturated dense sand, loose sand, and clay soil profiles were considered. The soil was modeled based on the Mohr-Coulomb criterion. Nonlinear dynamic analyses were performed, considering different time-dependent ground motions, to determine the system's behavior under seismic effects. Wave analysis was performed using the Airy wave theory method, considering the offshore structure-interconnection element (transient piece) and the steel monopile system in the marine environment. The values obtained from the numerical analyses were examined and interpreted. The first section provides information on offshore structures, while the second section summarizes studies in the literatüre. The third chapter provides general information about earthquakes, including past earthquakes and earthquakes applied to the system during nonlinear dynamic analyses. The fourth chapter provides information about wave theories due to the investigation of the behavior of the ground pile structure system under sea wave effects. In chapter fifth, information is provided on soil models, analysis methods, and shear strength and Mohr failure criterion in soil stability. Additionally, this chapter provides information on seismic analysis methods. Chapter sixth provides information on the behavior of the soil pile system under dynamic loads. Chapter seventh provides information on the techniques and data used. Time-dependent ground motions were applied to the offshore wind turbine monopile soil system to perform nonlinear dynamic analyses of the system under different soil conditions. During the seismic analyses, time-dependent acceleration values from different earthquakes that occurred in the past were applied to the structure-soil pile system. The eighth chapter contains the research findings section, where the obtained values are evaluated comparatively. The ninth chapter provides a general evaluation of the results obtained from the analyses performed. This study aims to determine the behavior of offshore structures exposed to different environmental loads and to investigate the interaction between piles and soil, considering different soil conditions.
Benzer Tezler
- Açık deniz rüzgar türbin temellerinin sismik yükler altında tasarımı
Design of offshore wind turbine foundations under seismic loadings
ÖMÜR TEKİNCE
Doktora
Türkçe
2026
İnşaat MühendisliğiEge Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER SEZER
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN EMRE DEMİRCİ
- Structural analysis of offshore wind turbine support structure under hydrodynamic and aerodynamic loads
Hidrodinamik ve aerodinamik yüklerin altındaki rüzgar türbini destek yapısının yapısal analizi
MURTALA NYAKO MUSA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknolojisi Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. AHMET ERGİN
- Kentsel çevresel adalet: İstanbul'da çevresel fayda ve yüklerin bölüşüm analizi
Urban environmental justice: A distribution analysis of environmental benefits and burdens in Istanbul
GÜLSÜM YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiŞehircilik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜZİN BAYCAN
- Farklı nano malzemelerle modifiye edilmiş F ve C sınıfı uçucu küllü çimento esaslı tamir harcı tasarımı
Design of f and C class Fly ash cement based repair mortar modified with different nano materials
MURAT BİNGÖL
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN ŞİMŞEK
- Görüntü işleme tabanlı yöntemlerle rüzgar türbini kanat hasarlarının belirlenmesi ve hasar alanının hesaplanması
Determination of wind turbine blade damages and calculationof damage area using image processing based methods
KUTAY AKBULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞBA ÖZGE ONUR