Farklı temel koşullarındaki silindirik çelik silo yapılarında yapısal davranışının çalkantı etkisi ile incelenmesi
Investigation of structural behaviour in cylindrical steel silo structures with sloshing effect under different foundation conditions
- Tez No: 987951
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İLYAS DEVRAN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- 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
Tez çalışması kapsamında, silindirik çelik sıvı depolama silolarının sismik davranışının incelenmesi için sıvı-yapı-zemin etkileşimine sahip katı modeller oluşturularak zaman-tanım alanında dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Farklı tank çapları (10 m, 20 m ve 40 m), doluluk oranları (%35, %70 ve %100), zemin sıkılıkları (50% ve 85%) ve kazıklı temel geometrileri (kare ve silindirik) ve kazık boy/çap oranları (15Ld, 30Ld) koşullarında, yönetmeliklerde sıkça kullanılan ankastre taban kabulü ile zemin etkileşimli modellerin davranışları karşılaştırılmıştır. Analizler, sistem davranışında en kritik durumun genellikle %70 doluluk oranında meydana geldiğini göstermiştir. Bu seviyenin, deformasyonlar, hidrodinamik etkiler ve gerilme oluşumları açısından sistem için en zorlayıcı doluluk oranı olduğu tespit edilmiştir. Deforme olmuş durumların incelenmesi ile maksimum gerilmelerin hidrostatik etkiyle tabana yakın oluştuğunu, ancak maksimum deformasyonların konvektif (çalkantı) etkiyle daha üst kotlarda meydana geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, tank çapı arttıkça (10 m'den 40 m'ye), dalga etkisinin cidar kesitine bütüncül bir şekilde yayılamadığı ve deformasyonların silo cidarı kesiti boyunca uniformluktan uzaklaştığı gözlemlenmiştir. Silo çapı, zemin etkileşiminin cidar gerilmeleri üzerindeki etkisi için önemli bir değişkendir. Zeminli modeller, 10 m çaplı silolar için ankastre model sonuçlarına göre daha yüksek gerilmeler üretirken, 20 m çap ve 40 m çap gerilmeleri için zemin daha avantajlı bir durum oluşturmuştur. Bu bulgular, mevcut yönetmeliklerin tek tip ankastre taban kabulü ve yük artırım katsayıları kullanmasının, büyük çaplı tanklar için aşırı güvenli ve ekonomik olmayan, küçük çaplı tanklar için ise potansiyel olarak kritik durumları gözden kaçırabilen bir yaklaşıma yol açtığını kanıtlamıştır. Zeminli çözümlemeler, temellenme koşulları ve yapı boyutlarına göre değişkenlik göstermekte olup, ankastre çözümlere göre %30-60 arasında daha az gerilme gösterebilirken, yönetmelik katsayıları ankastre çözümleri %15-20 artırarak ekonomiklikten uzaklaşmaktadır. Sonuç olarak, sıvı depolama yapılarının tasarımında, özellikle farklı çap ve doluluk oranları için, gerçekçi sıvı-yapı-zemin etkileşimli analizlerin yapılmasının kritik öneme sahip olduğu ve daha ekonomik tasarımlar için mevcut yönetmeliklerin güncellenmesi ile daha uygun tasarımların yapılabilineceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis study, dynamic time-history analyses were performed using solid models with included Fluid-Structure-Soil Interaction (FSSI) to investigate the seismic behavior of cylindrical steel liquid storage silos. The study aims to compare the behaviour of these soil models against the fixed-base assumption, which is commonly used in design codes, under various parameters including different tank diameters (10 m, 20 m, and 40 m), fill ratios (35%, 70%, and 100%), soil relative densities (50% and 85%), foundation geometries (square and cylindrical), and pile length-to-diameter (15Ld, 30Ld) ratios. The analyses indicated that the most critical system behaviour generally occurs at the 70% filling ratio. This level was identified as the most challenging fill ratio for the system about deformations, hydrodynamic effects and stress occurrences. The deformed shapes indicate that while maximum stresses occurred near the base due to hydrostatic effects, maximum deformations occurred at higher elevations due to convective (sloshing) effects. Moreover, as the tank diameter increased (from 10m to 40m), the wave effect propagation on the silo wall has diminished, causing non-uniform deformations. The silo diameter is a significant variable for SSI on wall stresses. While soil-interactive models produced higher stresses than fixed-base models for 10 m diameter silos, the soil provided a more advantageous condition for 20 m and 40 m diameter tanks. These findings demonstrate that the uniform fixed-base assumption and load amplification factors used in current regulations lead to an approach that is overly conservative and uneconomical for large-diameter tanks, while potentially overlooking critical conditions for small-diameter tanks. Soil-interactive solutions vary based on foundation conditions and structural dimensions; they can exhibit 30-60% less stress than fixed-base solutions, whereas regulatory coefficients increase the fixed-base results by 15-20%, therefore sacrificing economy. It is believed that performing realistic Fluid-Structure-Soil Interaction analyses is of critical importance in the design of liquid storage structures, especially for varying diameters and filling ratios. In addition, more appropriate designs can be achieved by updating current regulations to facilitate more economical solutions.
Benzer Tezler
- 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
- Kelebek vana tasarımında yapısal optimizasyon ve alternatif malzeme kullanımının değerlendirilmesi
Structural optimization and evaluation of alternative material usage in butterfly valve design
METİN KARAASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Investigation of thermomechanical failures in metal housing of catalytic converter used for automotive exhaust system
Otomotiv egzoz sistemindeki katalitik konvertörlerin metal kılıflarında termomekanik yorulma araştırması
ERDEM GÖKDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
DR. İSMAİL HAKKI SAVCI
- Bor'un elektroforetik yöntemle biriktirilmesine yönelik koloidal özelliklerinin ve birikme kinetiğinin araştırılması
Investigation of colloidal behaviour and deposition kinetics of electrophoretically deposited amorphous boron powder
GÜROL ALDIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Artvin-Tütüncüler yöresi farklı yaşlardaki saf ve karışık sarıçam meşcerelerinde ve bitişiğindeki çayırlık alanlarda azot mineralizasyonu
The nitrogen mineralization in pure and mixed scoth pine stands at different ages and in meadowy land in Tutunculer region Artvin
BETÜL TAHMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Ormancılık ve Orman MühendisliğiArtvin Çoruh ÜniversitesiOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYDIN TÜFEKÇİOĞLU