Endüstriyel yapılarda yatay geniş tanklar ile dikey narin siloların deprem esnasındaki davranışlarının ve farklı izolatör tipleriyle güçlendirilmesinin irdelenmesi

Abstract

Bu çalışmada çeşitli genişliklere sahip, yükseklikleri sabit üç adet tankın, deprem davranışları ve çeşitli sismik yalıtım sistemleriyle güçlendirilmesi incelenmiştir. Geçmiş önemli depremlerde (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999) sıvı depolama tanklarında önemli hasarlar oluşmuştur. Gözlemlenen en temel hasarlar tank sacında fil ayağı burkulması, ankraj sisteminde kalkma veya temel ve bağlantı boru sistemlerinde hasarlardır. Meydana gelen hasarlar, rafineri, enerji santrali gibi tesislerde değerli kimyasalların zayi olmasına, zehirli maddelerin çevreye saçılmasına, yangınların oluşmasına neden olmuştur. Tanklarda meydana gelen hasarları engellemek için, günümüzde sismik yalıtım sistemleri kullanılmaktadır. Kullanılan kurşun çekirdekli elastomer yalıtım sistemlerinde düşey Yer değiştirme durumunda kavitasyon oluşmakta, sürtünmeli sarkaç tipi yalıtım sistemlerinde ise düşey yükler yenilirse yapıların stabilitesi çok kolay bozulabilmektedir. Depremin düşey bileşeni ile devrilme momentleri sonucunda tank duvarında meydana gelen çekme, basınç kuvvetleri süperpoze olmaktadır. Bu sebeple düşey yüklere karşı koyan veya üç boyutlu olarak çalışan sismik yalıtım sistemleri çalışma kapsamında, üç adet tank altında kullanılıp, sonuçlar kıyaslanmıştır. Bu çalışma ile, çelik tankların sismik tasarımı, uygun sismik yalıtım tipleriyle güçlendirilmesi ve ülkemizde geliştirilmekte olan bina türü olmayan yapılar ile ilgili yönetmelik hükümlerine katkı sağlanması amaçlanmıştır. Çalışmada kullanılan ana yöntem, sayısal modellemedir. Analizler için ANSYS yazılımı kullanılmıştır. Tanklar, API650 (2007) yönetmeliğine uygun olarak boyutlandırılmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerle deprem performansları değerlendirilmiş ve zayıflıkları gidermek amacıyla taban yalıtım sistemlerinin yararlılığı kontrol edilmiştir. Ayrıca yalıtım sistemlerinin etkilerini göstermek amacıyla, tank tabanında oluşan kesme kuvvetleri, devrilme momentleri, yalıtım sistemi çekme kuvvetleri, Yer değiştirmeleri, tank duvarında meydana gelen gerilme ve şekil değiştirmeler, çalkalanma yükseklikleri ve modal analiz sonuçları kıyaslanmıştır.In this work, the seismic behavior of three tanks with different widths and fixed heights and retrofit of them with various base isolation systems are investigated. In past major earthquakes (1994 Northridge, 1995 Kobe, Chi-Chi 1999, Kocaeli 1999), significant damages occurred in the liquid storage tanks. The basic failure patterns were the buckling of tank wall and uplift of the anchorage system. The damages in the refinery and power plants have caused the spread of toxic substances to the environment and significant fires. Seismic isolation can be used in liquid storage tanks to decrease the structural demand in the superstructure. The cavitation occurs in the case of vertical displacement in the lead core elastomer isolators, and if the vertical loads are defeated in the friction pendulum type isolators, the stability of the structures can be deteriorated easily. For this reason, seismic isolation systems that operate in three dimensions are used under tanks and the results are compared. The aim of this study is to retrofit tanks with appropriate seismic isolation types and to contribute to the provisions of the regulation of tanks being developed in Turkey. The main method is numerical analysis. ANSYS software was used for analysis. Tanks are sized according to API650 (2007) code. Earthquake performances were evaluated by nonlinear time history analysis and the usefulness of base isolation systems was checked to eliminate weaknesses. Also, in order to show the effects of the isolation systems, shear forces, overturning moments, isolator tension forces, displacements, stresses and strains on the tank wall, sloshing wave heights and modal analysis results were compared.