Nükleer santral yapılarının rastgele titreşim analizi
Random vibration analysis of nuclear power plant structures
Yazar: GİZEM ÇAĞLAR
Danışman: PROF. DR. KURTULUŞ SOYLUK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, ChiChi, Kobe ve Kocaeli depremleri gibi büyük magnitüdlü deprem hareketleri esas alınarak nükleer bir santral binasının deprem yükü altındaki rastgele titreşimleri incelenmiştir. Rastgele ve deterministik analiz yöntemleriyle nükleer bir santral yapısının deprem davranışı detaylı bir şekilde araştırılmış ve bu kapsamda karşılaştırmalar yapılmıştır. Çalışmanın odak noktası, seçilen nükleer santral binasının deprem koşullarında maruz kaldığı titreşim analizi sonuçlarına dayanarak deprem etkilerini anlamak ve bu bilgiler ışığında söz konusu yapı sistemlerinin daha güvenli tasarımına katkıda bulunmaktır. Çalışma kapsamında, her üç depremin yapı üzerindeki etkilerini değerlendirmek amacıyla, sert, orta ve yumuşak zemin türlerinde rastgele titreşim analizi ve deterministik dinamik analiz gerçekleştirilmiştir. Çalışmada filtre edilmiş beyaz gürültü modelini temel alan rastgele titreşim analizi teorisinden faydalanılmıştır. Filtre edilmiş beyaz gürültü (FEBG) modelini oluşturmak için ihtiyaç duyulan S0 katsayısı (ana kaya genlik ivmesi) her zemin cinsi için Stocal programı aracılığı ile hesaplanmıştır. Zemin cinslerinin yanı sıra çalışmada uzak ve yakın fay etkisi de araştırılmıştır. Araştırma sonucunda elde edilen sonuçlar çerçevesinde gerçek deprem, filtrelenmiş yer hareketi modeli ve deterministik dinamik analiz sonuçları detaylı bir şekilde karşılaştırılmış, nükleer santral binası üzerinde gerilme ve yer değiştirme sonuçları kıyaslanarak yorumlanmıştır. Bu analizlerin sonuçları, çalışmanın temel bulgularını oluşturarak, rastgele titreşim analizi ile deterministik dinamik analiz sonuçlarının karşılaştırılmasına olanak tanımaktadır. Böylece filtre edilmiş beyaz gürültü modelinin gerçek deprem hareketini ne ölçüde yansıttığı belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen sonuçlara göre, deprem yer hareketini modellemek için kullanılan FEBG modelinin, gerçek deprem hareketi etkisini modellemek için kullanılmasının uygun olacağı yönündedir. Gerçek deprem hareketine ait spektral yoğunluk fonksiyonunun kullanılması durumunda hesapların güçleşeceği ve zaman alacağı düşünülürse, FEBG modelinin bir yaklaşım olarak kullanılması kabul edilebilirdir. Zemin tipi, fay uzaklığı ve analiz yöntemlerindeki farklılıkların, nükleer santral yapılarındaki sonuçları etkilediği de çıkan sonuçlar arasındadır.

Abstract:
In this thesis, random vibration analysis of a nuclear power plant building under earthquake loading are investigated based on large magnitude earthquake motions such as ChiChi, Kobe and Kocaeli. The earthquake effects of a nuclear power plant building are investigated in detail by random vibration and deterministic analysis methods and comparisons are made in this context. The focus of the study is to understand the earthquake effects based on the results of the vibration analysis of the nuclear power plant building under earthquake conditions and to contribute to the safer design of these structural systems in the light of this information. Within the scope of the study, random vibration analysis and deterministic dynamic analysis were performed on firm, medium and soft soil types to evaluate the effects of all three earthquakes on the structure. The random vibration analysis theory based on the filtered white noise model is utilized in the study. The S0 coefficient (bedrock amplitude acceleration) needed to create the filtered white noise (FEBG) model was calculated for each soil type using the Stocal program. In addition to soil types, near and far fault effects were also investigated in the study. Within the framework of the results obtained as a result of the research, the results of the real earthquake, filtered ground motion model and deterministic dynamic analysis were compared in detail, and the stress and displacement results on the nuclear power plant building were compared and interpreted. The results of these analyses constitute the main findings of the study, allowing the comparison of the results of random vibration analysis and deterministic dynamic analysis. Thus, it was tried to determine to what extent the filtered white noise model reflects the actual earthquake motion. According to the results of the study, it is concluded that the FEBG model used to model earthquake ground motion can be used to model the effect of real earthquake motion. Considering that the calculations will be difficult and time consuming if the spectral density function of the real earthquake motion is used, it is possible to use the FEBG model as an approach. It is also observed that the dynamic responses of nuclear power plant structures are sensitive to the soil type, fault distance and the used analysis method.