Nonlineer sıvı-yapı-zemin etkileşimin modellenmesi ve silindirik tankların dinamik davranışlarının değerlendirilmesi
Modelling of nonlinear fluid-structure-soil interaction and evaluation of dynamic response of cylindrical tanks
Yazar: KAYAHAN AKGÜL
Danışman: PROF. DR. NAMIK KEMAL ÖZTORUN ; DOÇ. DR. YASİN FAHJAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Katı-sıvı etkileşimi = Solid-liquid interaction ; Silindirik sıvı tankı = Cylindrical liquid tank ; Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction ; Yüksek mertebeli sonlu elemanlar = Higher order finite elements

Özet:
Tankların deprem davranışları geleneksel yapılardan çok farklıdır. Kuvvetli yer hareketi esnasında, tank sisteminde birçok davranış mekanizması oluşmaktadır. Bu yüzden silindirik tankların dinamik performanslarının değerlendirilebilmesi için tank-sıvı ve tank-zemin etkileşimlerinin gerçekçi bir şekilde modellenmesi gerekmektedir.
Nonlineer sıvı-yapı-zemin etkileşimini değerlendirilmesi için analitik, deneysel veya nümerik yöntemler kullanılabilir. Analitik yöntemler sıvı-yapı-zemin davranışı ile ilgili pek çok varsayım yapılarak geliştirilirler. Deneysel çalışmalar ise sistemin gerçek davranışını incelemek için gerekli olmalarına rağmen, zaman alıcı, pahalı ve sadece belli sınır koşulları ve hareketler için geçerlidir. Hâlbuki sıvı-katı-zemin etkileşimi tekniklerini kullanarak yapılan uygun nümerik simülasyonlarla tank dinamik davranışının değerlendirilmesi en etkili çözüm yoludur. 
Tez kapsamında ilk olarak nonlineer sıvı-yapı-zemin etkileşimi modelleme teknikleri incelenmiştir. Ardından silindirik tankların dinamik davranışlarının değerlendirilmesi için nümerik modeller oluşturulmuştur. Tank-sıvı-zemin etkileşim modellerinde 3 farklı zemin tipi ve 3 farklı deprem yer hareketi kullanılmıştır. Sonuç olarak sıvı-yapı-zemin etkileşimi için kullanılan nümerik yöntemin başarısı ve zemin ortamının nonlineer davranışının tank sisteminin dinamik davranışına olan etkisi sıvı serbest yüzeyi çalkalanma yüksekliği ve ivmeleri, devrilme momenti ve tank deformasyonları açısından incelenmiştir.

Abstract:
Earthquake response of tanks is different from traditional structures. Tanks subjected to strong ground motion can have different nonlinear behavioural due to multi-domains system complexities. Therefore tank-fluid interaction and tank-soil interaction has to be modelled accurately to evaluate dynamic performance of cylindrical tanks. 
The evaluation of fluid-structure-soil interactions may be investigated analytically, experimentally and numerically. The derivation of an analytical solution for the fluid-structure-soil behaviours includes many assumptions and simplifications. Even though, experimental works are necessary to study the actual behaviour of the system, they are time consuming, very costly and performed only for specific boundary and excitation conditions. However, appropriate numerical simulation using fluid-structure-soil interaction techniques is effective solution to evaluate the dynamic response of tanks.
In this thesis, modelling techniques of nonlinear fluid-tank-soil interactions were investigated and summarized. Then, mesh generation algorithms were utilized to generate numerical tank models in order to evaluate the dynamic response of the tank. Three different soil types were used to model the soil domain. The nonlinear fluid-tank-soil system was analysed for three earthquake excitation applied at the rock base of system. The sloshing of the fluid, displacement of the tank wall and shear force and overturning moment at the tank base were studied. Finally, effects of nonlinear soil domain on dynamic response of tank system were investigated. The success of the preferred numerical method for fluid-structure-soil interaction was also investigated