Endüstriyel yapılarda yatay geniş tanklar ile dikey narin siloların deprem esnasındaki davranışlarının ve farklı izolatör tipleriyle güçlendirilmesinin irdelenmesi
Examination of the behaviors of broad tanks and silos during earthquake and retrofit them with different isolator types in industrial buildings
Yazar: SAMET KILIÇ
Danışman: PROF. DR. BÜLENT AKBAŞ
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deprem ve Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering
Dizin: Deprem kayıtları = Earthquake records ; Sismik tasarım = Seismic design ; Taban yalıtımı = Base isolation ; Tanklar = Tanks

Özet:
Bu  çalışmada  çeşitli  genişliklere  sahip,  yükseklikleri  sabit  üç  adet  tankın, deprem  davranışları  ve  çeşitli  sismik  yalıtım  sistemleriyle  güçlendirilmesi incelenmiştir.  Geçmiş  önemli  depremlerde  (1994  Northridge,  1995  Kobe,  Chi-Chi 1999,  Kocaeli  1999)  sıvı  depolama  tanklarında  önemli  hasarlar  oluşmuştur. Gözlemlenen en temel hasarlar tank sacında fil ayağı burkulması, ankraj sisteminde kalkma veya temel ve bağlantı boru sistemlerinde hasarlardır. Meydana gelen hasarlar, rafineri,  enerji  santrali  gibi  tesislerde  değerli  kimyasalların  zayi  olmasına,  zehirli maddelerin  çevreye  saçılmasına,  yangınların  oluşmasına  neden  olmuştur.  Tanklarda meydana  gelen  hasarları  engellemek  için,  günümüzde  sismik  yalıtım  sistemleri kullanılmaktadır. Kullanılan kurşun çekirdekli elastomer yalıtım sistemlerinde düşey Yer  değiştirme  durumunda  kavitasyon  oluşmakta,  sürtünmeli  sarkaç  tipi  yalıtım sistemlerinde  ise  düşey  yükler  yenilirse  yapıların  stabilitesi  çok  kolay bozulabilmektedir. Depremin düşey bileşeni ile devrilme momentleri sonucunda tank duvarında meydana gelen çekme, basınç kuvvetleri süperpoze olmaktadır. Bu sebeple düşey  yüklere  karşı  koyan  veya  üç  boyutlu  olarak  çalışan  sismik  yalıtım  sistemleri çalışma  kapsamında,  üç  adet  tank  altında  kullanılıp,  sonuçlar  kıyaslanmıştır.  Bu çalışma  ile,  çelik  tankların  sismik  tasarımı,  uygun  sismik  yalıtım  tipleriyle güçlendirilmesi ve ülkemizde geliştirilmekte olan bina türü olmayan yapılar ile ilgili yönetmelik  hükümlerine  katkı  sağlanması  amaçlanmıştır.  Çalışmada  kullanılan  ana yöntem, sayısal modellemedir. Analizler için ANSYS yazılımı kullanılmıştır. Tanklar, API650 (2007) yönetmeliğine uygun olarak boyutlandırılmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal  olmayan  analizlerle  deprem  performansları  değerlendirilmiş  ve  zayıflıkları gidermek  amacıyla  taban  yalıtım  sistemlerinin  yararlılığı  kontrol  edilmiştir.  Ayrıca yalıtım  sistemlerinin  etkilerini  göstermek  amacıyla,  tank  tabanında  oluşan  kesme kuvvetleri, devrilme momentleri, yalıtım sistemi çekme kuvvetleri, Yer değiştirmeleri, tank  duvarında  meydana  gelen  gerilme  ve  şekil  değiştirmeler,  çalkalanma yükseklikleri ve modal analiz sonuçları kıyaslanmıştır.

Abstract:
In this work, the seismic behavior of three tanks with different widths and fixed heights and retrofit of them with various base isolation systems are investigated.   In past major earthquakes (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999), significant  damages  occurred  in  the  liquid  storage  tanks.  The  basic  failure  patterns were the buckling of tank wall and uplift of the anchorage system. The damages in the refinery  and  power  plants  have  caused  the  spread  of  toxic  substances  to  the environment and significant fires. Seismic isolation can be used in liquid storage tanks to decrease the structural demand in the superstructure. The cavitation occurs in the case of vertical displacement in the lead core elastomer isolators, and if the vertical loads are defeated in the friction pendulum type isolators, the stability of the structures can  be  deteriorated  easily.  For  this  reason,  seismic  isolation  systems  that  operate  in three dimensions are used under tanks and the results are compared. The aim of this study is to retrofit tanks with appropriate seismic isolation types and to contribute to the provisions of the regulation of tanks being developed in Turkey. The main method is  numerical  analysis.  ANSYS  software  was  used  for  analysis.  Tanks  are  sized according  to  API650  (2007)  code.  Earthquake  performances  were  evaluated  by nonlinear  time  history  analysis  and  the  usefulness  of  base  isolation  systems  was checked to eliminate weaknesses. Also, in order to show the effects of the isolation systems,  shear  forces,  overturning  moments,  isolator  tension  forces,  displacements, stresses and strains on the tank wall, sloshing wave heights and modal analysis results were compared.