Betonarme bacaların sıcaklık değişimi etkisinde sonlu elemanlar metodu ile analizi
Analysis of reinforced concrete chimneys under the effect of temperature change with finite element method
Yazar: SALİH ELHIDIR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERTAÇ TUHTA
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme = Reinforced concrete ; Kesme gerilimi = Shearing stress ; Momentler yöntemi = Moments method ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Yer değiştirme = Displacement

Özet:
Endüstriyel bacalar, gazların atmosfere salınmasına yardımcı olan uzun, ince yapılardır. Genellikle gazlı yığınları olarak anılırlar, buhar üreten bir kazanın yanında bulunurlar ve gazlar borulardan bacaya yönlendirilir. Betonarme (RC) bacalar genellikle yerçekimi, rüzgar, sıcaklık ve depremlerden kaynaklanan streslere dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu araştırmada, betonarme bir bacanın sıcaklık değişimlerinin etkisi altındaki davranışı incelenmiş ve 50 metre yüksekliğinde betonarme baca tasarlanmış ve SAP2000 programı ile modellenmiştir. Baca üç farklı sıcaklığa (250°C, 500°C ve 750°C) maruz bırakılmış ve bu bacanın davranışı incelenmiş, mevcut durumda ve her bir sıcaklığın etkisi altında değerler gözlenmiştir. Her sıcaklık altındaki momentlerin, kuvvetlerin, maksimum gerilme ve yer değiştirmelerin değerleri karşılaştırılmış, maksimum kesme kuvveti Vmax, maksimum moment Mmax, maksimum  gerilme Smax ve yerdeğiştirmeler Ux , Uy ve Uz' in değerini alınmıştır. Sonuçlar, sıcaklık arttığında momentlerin, gerilmelerin ve kesmelerin değerinde önemli bir artış olduğunu ve artan sıcaklıklarla meydana gelen deformasyon ve yerdeğiştirme miktarını göstermiştir. Bu çalışmada, sıcaklık etkisinin betonarme bir baca üzerindeki yıkıcı etkileri açıkça ortaya konulmuştur. Betonarme bacada iç kuvvetlerin ve yer değiştirmelerin aşırı derecede arttığı ortaya çıkmıştır. Bu etkinin seçilen modele göre artabileceği veya azalabileceği unutulmamalıdır. Bu çalışmadaki sonuçlar bu çalışmadaki modele göre elde edilmiştir. Sıcaklık artışı ile birlikte her 250 °C derecelik artış için maksimum gerilmelerde (Smax) çok ciddi artışlar gözlenmiştir. Bu artışlar 250 °C dereceden 500 °C dereceye yaklaşık %100, 500 °C dereceden 750 °C dereceye kadar yaklaşık %75 olarak bulunmuştur. Aynı şekilde Vmax ve Mmax değerlerinde bir artış oldyğunu , Ayrıca başlangıç durumu ile ısıtılmış durum arasında son derece büyük artışlar gözlenmiştir. Sıcaklığın artmasıyla birlikte yerdeğiştirmelerde 250 °C' den 500 °C 'ye yaklaşık %100, 500 °C' den 750 °C' ye yaklaşık %75' lik bir artış olmuştur. Özellikle Ux ve Uy' de sıcaklığın da etkisiyle son derece büyük farklılıklar gözlenmiştir.

Abstract:
Industrial chimneys are tall, thin structures that help release gases into the atmosphere. Often referred to as gaseous stacks, they are located next to a steam generating boiler and the gases are directed through pipes into the chimney. Reinforced concrete (RC) chimneys are generally designed to withstand stresses from gravity, wind, temperature and earthquakes. In this research, the behavior of a reinforced concrete chimney under the influence of temperature changes was investigated and a 50 meter high reinforced concrete chimney was designed and modeled with the SAP2000 program. The chimney was exposed to three different temperatures (250°C, 500°C and 750°C) and the behavior of this chimney was examined, and values were observed without heat and under the influence of each temperature. The values of moments, forces, maximum potentials and displacements under each temperature were compared. And we get the value of the maximum main shear force Vmax, the maximum main torque Mmax, the maximum main voltage Smax and the displacements Ux, Uy and Uz. The results showed that there was a significant increase in the value of moments, stresses and shears when the temperature increased, and the amount of deformation and displacement that occurred with increasing temperatures. In this study, the destructive effects of the temperature effect on a reinforced concrete chimney are clearly demonstrated. It was revealed that the internal forces and displacements increased excessively in the reinforced concrete chimney. It should be noted that this effect may increase or decrease according to the selected model. The results in this study were obtained according to the model in this study. With the increase in temperature, there is an increase in displacements of approximately 100% from 250 °C to 500 °C, and approximately 75% from 500 °C to 750 °C. With the increase in temperature, very serious increases in maximum stresses (Smax) were observed for every 250 °C degree increase. These increases were found to be approximately 100% from 250 °C degrees to 500 °C degrees, and about 75% from 500 °C degrees to 750 °C degrees. And the same thing in Mmax and Vmax, In addition, Especially in Ux and Uy, extremely large increases were observed between the initial state and the heated state.