Uzay kafes tipi açık deniz yapılarının dinamik analizi
Dynamic analysis of lattice type offshore structures
Yazar: İSMAİL ERGİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ YURDUSEV ; YRD. DOÇ. DR. ENGİN GÜCÜYEN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Açık deniz platformları = Offshore platforms ; Su dalgaları = Water waves

Özet:
Günümüzde dünyada artan enerji ihtiyacıyla gerek yenilenebilir gerekse tükenebilir kaynakların tüketime kazandırılması acil bir ihtiyaç haline gelmiştir. Rezervin tüketime kazandırılmasında, yenilenebilir enerji kaynaklarının karadaki arsa maliyetlerinin artması, tükenebilir kaynakların ise karadaki rezervinin azalması nedeniyle enerji tesislerinin inşası karadan denizlere doğru artarak kaymaktadır. Bu ihtiyacı karşılamak amacıyla çelik kazık, beton kazık tipi ve çelik uzay kafes tipi yapılar açık denizlerde sıklıkla kullanılmaktadır. 
	
Yaygın kullanım alanı ve çevresel-toplumsal gereksinimleri karşılama açısından sahip olduğu önem nedeniyle açık deniz kafes sistem tipi yapıların dalga kuvvetleri etkisinde dinamik analizi yapılacaktır. Çalışmada kullanılan model silindirik elemanlardan oluşan dört ayağı yatay elemanlar ve düşey diyagonaller ile desteklenen üç katlı çelik uzay kafestir. Dalga kuvvetlerini altında dinamik analiz gerçekleştirilirken iki farklı yöntem izlenerek sonuçların doğruluğu tespit edilecektir. İlk yöntemde yapı ve çevresi yapı-akışkan etkileşimli (FSI) sonlu elemanlar metodu (FEM) ile modellenmiştir. Sonlu elemanlar analizinde yapı ve çevresi bilgisayar destekli modellenmiştir. ABAQUS sonlu elemanlar programı kullanılarak yapılan bu çözümlemede yapı ABAQUS/Explicit, deniz ortamı ABAQUS/CFD çözücüsünde modellenerek çözücülerin etkileşimi ile yapının ilk doğal frekansı, ilgili mod şekli, deplasmanları ve gerilme dağılımı elde edilmiştir.

Çalışmada kullanılan ikinci yöntemde, yapı tek serbestlik dereceli sistem olarak modellenecek ve sistemin hareket denklemi 4. dereceden Runge-Kutta Metodu ile çözülecektir. Bu yöntemden yapının doğal frekansı ve deplasmanları elde edilecektir. Yapının etrafındaki ortamın modellenmesinde Lineer Dalga Teorisi kullanılacaktır. Birey düzenli dalgadan yapıya etki eden kuvvetlerin hesaplanmasında sürüklenme ve atalet kuvvetlerini kapsayan Morison Denklemi kullanılacaktır. İki farklı analizden elde edilen sonuçların uyumu tespit edilerek çalışma sonuçlandırılmıştır.

Abstract:
In this day and age, it is an urgent necessity to gain both renewable and exhaustable resources into consumption due to increasing energy need in the world. Construction of energy facilities increasingly move from land to seas because of Increase in the land costs of renewable energy resources and decrease in the reserve of exhaustable resources in land. To satisfy this need, steel piles, concrete pile types and steel lattice types of structures are frequently used in seas.

Because of common usage area and importance while satisfying the environmental-social needs, offshore system types of structures will be analysed under the effects of wave forces. In this study, three storey lattice truss which is supported by four legged horizontal members formed of cylindiric ones and vertical diagonals is used. In the first method, the structure and its environment is modelled by using Fluid-structure interactive (FSI) finite elements method (FEM) is used as the second method of the study. Structure and its environment are modelled in the finite elements analysis. ABAQUS finite elements program is used in the solutions. While the structure is modelled in ABAQUS/Explicit solver, marine environment is modelled in ABAQUS/CFD one. First natural frequency of the structure, related mode shape, displacements and stress distributions are obtained by interaction of both solvers.

Single degree of freedom system is used as the second method of the study. The equation of motion of the system will be solved by 4th degree of Runge-Kutta Method. Natural frequency and displacements of the structure will be obtained by this method. Linear Wave Theory will be used while modelling the environment around the structure. Morison Equation including drift and inertia forces will be used to calculate the forces effecting the structure from single regular wave. The study is concluded by determining the compatibility of the results of two different analyses.