Hidrodinamik kuvvetlere maruz kalan ceket tip platformlar için uygun topoloji araştırması
Research on appropriate topology for jacket-type platforms exposed to hydrodynamic forces
Yazar: PINAR DİMEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEGÜM YURDANUR DAĞLI
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, açık denizlerde tercih edilen ceket tip platformların maruz kaldıkları özellikle dalga ve rüzgar gibi yapı üzerinde yıkıcı etkiler oluşturabilecek çevresel kuvvetlere karşı yapı modelleri oluşturularak stabilitesi en fazla ve maliyeti en az tasarımın belirlenmesi hedeflenmiştir. Üç farklı ceket tip platform modeli oluşturularak, bu platformların boyutlandırılması yapılmış, kullanılacak malzeme cinsleri belirlenmiştir. Platformu oluşturan elemanlar için çapları 300 ve 600 arasında değişen çelik boru profiller tercih edilmiştir. Dalga parametreleri olan dalga yüksekliği (H), dalga periyodu (T) ile su derinliği (d) sırasıyla 5m, 11s ve 55m olarak seçilmiştir. Bu değerlere göre geçerli olan dalga teorisi tespit edilmiştir. Zamana ve derinliğe bağlı olarak değişen akışkan partikülü hız ve ivme değerleri tespit edilen Stokes 2. Mertebe Dalga Teorisi ve geçiş derinliği koşullarına uygun şekilde hesaplanmıştır. Hesaplanan hız ve ivme değerleri Morison Denkleminde kullanılarak yanal hidrodinamik kuvvet olan FH değerleri belirlenmiştir. Deniz tabanından serbest su yüzeyine doğru artan hidrodinamik kuvvetin ceket tip platform düğüm noktalarındaki değerleri yük dengelemesi ile hesaplanmıştır. Elde edilen kuvvetler Sap2000 paket programı ile Zaman Tanım Alanında Analiz yapılarak düğüm noktalarına atanmıştır. Platform modelinde kullanılan dikme, enleme ve diyagonal çubuklarda dalga periyodu boyunca meydana gelebilecek en büyük yer değiştirme ve gerilme değerleri kayıt altına alınmıştır. 
Stabilitenin belirleyici parametreleri olarak kullanılan yer değiştirme ve gerilme değerlerinin çıktı olarak alındığı data seti dikme, enleme ve diyagonal elemanlar için ayrı ayrı oluşturularak girdi kabul edilen çap, et kalınlığı ve hidrodinamik kuvvet arasındaki ilişki incelenmiştir. Regresyon analizi ile elde edilen sonuçlar ortaya konulmuş ve kurulan ilişkinin performansı değerlendirilmiştir. Değişen topolojiye bağlı olarak girdiler ve çıktılar arasındaki ilişkinin de değiştiği tespit edilmiştir. Kullanılan modeller içerisinde daha az malzeme ile daha stabilitesi yüksek bir tasarımın nasıl gerçekleştirileceği yorumlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Ceket Tip Platform, Stokes 2. Mertebe Dalga Teorisi, Stabilite Analizi, Morison Denklemi, Regresyon analizi

Abstract:
In this study, it is aimed to determine the design with the most stability and the least cost by creating structure models against the environmental forces as specially wave and wind that can cause destructive effects that jacket type platforms preferred in open seas are exposed to. Three different jacket type platform models were created, these platforms were dimensioned, and the material types to be used were determined. Steel pipe profiles with diameters between 300 and 600 were preferred for the elements that make up the platform. Wave parameters such as wave height (H), wave period (T) and water depth (d) were chosen as 5m, 11s and 55m, respectively. According to these values, the valid wave theory has been determined. Fluid particle velocity and acceleration values that change depending on time and depth are calculated in accordance with Stokes 2nd Order Wave Theory and transition depth conditions. The calculated velocity and acceleration values were used in the Morison Equation to determine the lateral hydrodynamic force FH values. The values of the hydrodynamic force increasing from the seabed to the free water surface at the jacket type platform nodes were calculated by load balancing. The forces obtained were assigned to the nodal points by analyzing in the Time Domain with the Sap2000 package program. The maximum displacement and stress values that may occur during the wave period in the strut, transverse and diagonal bars used in the platform model were recorded. 
The data set, in which the displacement and stress values used as determining parameters of stability are output, was created separately for the strut, latitude and diagonal elements the relationship between the diameter, wall thickness and hydrodynamic force accepted as input was examined. The results obtained by the regression analysis were presented and the performance of the established relationship was evaluated. It has been determined that the relationship between inputs and outputs also changes depending on the changing topology. Among the models used, it has been interpreted how to realize a design with a higher stability with less material.

Keywords: Jacket Type Platform, Stokes 2. Order Wave Theory, Stability Analysis, Morison Equation, Regression Analysis