Tersanelerde kullanılan portal kreynlerin tasarım kriterleri
Design principles of gantry cranes in shipyards
Yazar: SERDAR METE
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÜNSAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering
Dizin: Gerilme analizi = Stress analysis ; Kafes kirişler = Truss ; Kutu kesitli kirişler = Box girder ; Portal = Portal ; Tasarım = Design ; Vinç = Crane ; Yorulma analizi = Fatigue analysis ; Ömür uzunluğu = Life span

Özet:
Bu araştırmanın ilk bölümünde, kaldırma aracı tasarımı için F.E.M standartı incelenmiş ve yapısal mukavemet ile ilgili bölümleri açıklanmıştır. Bu bölümlerde, kreyn'nin yapım amacı ve kapsamından başlayarak, yapı ve mekanizma üzerindeki yükleme ve sınıflandırması, yapı gerilmelerinin hesaplanması, yorulma kontrolü ve mekanizma parçalarının seçimi, kreyn yapısı üzerindeki rüzgâr yükü hesapları ve son olarak test yükleri ile ilgili uyulması gereken kurallar anlatılmıştır. İkinci bölümde F.E.M standardın da açıklanan kurallara göre bir kafes kiriş sistemi tasarlanmış ve çeşitli yükleme senaryoları yapılmıştır. Yükleme senaryosu olarak da 100 ton, 80 ton ve 10 ton'luk kaldırma operasyonu koşulları düşünülmüş ve bunlara ek olarak, en fazla kaldırma kapasitesinin %150'si (yönetmelik gereği) test yükü olarak belirlenmiştir. Tasarım bu koşullara göre yapıldıktan sonra, sonlu elemanlar yöntemi ile kiriş üzerindeki gerilmeler, her bir yükleme senaryosu için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Kafes kiriş sistemi gerilme hesapları yapıldıktan sonra aynı boyutta ve yaklaşık aynı ağırlıktaki kutu kiriş sistemi haline getirilmiştir. Aynı yükleme senaryolarında, kutu kiriş üzerindeki gerilmeler, kafes kirişteki gibi sonlu elemanlar yöntemiyle hesaplanarak gerilme değerleri iki sistem için karşılaştırılmıştır. Son bölümde ise kafes kiriş ve kutu kiriş sistemi için, Türk Loydu Kısım 1 Bölüm 20'ye ve Eurocode 3: Part 1.9'a göre yorulma analizleri ayrı ayrı yapılmıştır. Analizler sonucunda oluşturulan tabloda; normal çalışma esnasındaki yükleme durumu ve yönetmelik gereği test yüklemelerinin iki sistemin çalışma ömrünü ne kadar azalttığı incelenmiş ve bu azalan ömrün kaldırma aracı tasarımını nasıl etkilediği açıklanmıştır.

Abstract:
In the first section of this research, F.E.M standard is examined for design of lifting appliances and structural strength booklets of the standard are described. In this section, the regulations of the standard are explained which are starting with, object and scope, and then continue, classification and loading on structures and mechanisms, calculating the stress in structures, checking for fatigue and choiceof mechanism conponenets, recommendation for the calculation of wind loads on crane structures and the last one test loads and tolerances. In the second section, lattice beam system is designed and several loading cases are considered according to the F.E.M standard. 100 tonne, 80 tonne, 10 tonne are considered as anormal operation condition and the additional condition is the test load, which is the directive of the country. (Test load is: % 150 of SWL). Structure design is done according to the operational condition and then the stresses on the beam is calculated by the finite element method for all loading cases. After these calculations about lattice beam system, the form of the lattice is converted to the box beam system which is the same dimension and approximately the same weight. Moreover, all calculations for whole loading cases are done for this system again. Then streses, which are the results of the calculations, comparing with the results of the lattice system. In the last section, for lattice and box beam system, fatigue analysis are seperately carried out according to the Türk Loydu Section 1 Chaper 20 and Eurocode 3 Part 1.9 rules. Fatigue analysis has been carried out for both of the systems under normal operation conditions and under additional loading conditions required by the directive to evaluate the reduction in the lifetime of the system and to evaluate the effects of this reduction in the lifetime on design of the lifting appliance.