Rijitleştirme Levhalı Sıvı Depolama Tankının Yapısal Davranışının Dalga Yükü Altında İncelenmesi

Year 2020, , 296 - 303, 20.05.2020

Mehmet Erkan Efe , Devran Çelik , Tevfik Kocaman , Kılıç Arslan

https://doi.org/10.35414/akufemubid.667560

Cited By: 1

Abstract

Endüstriyel alanda sıkça yer bulan depolama yapıları, kullanıldıkları amaca göre değişken geometri, taşıyıcı sistem ve yapı malzemesine sahip olup silo olarak isimlendirilmektedir. Sıvı depolama için tasarlanan silo tipi yapılarda silindir tasarım ve çelik konstruksiyon tercih edilmektedir. Sıvı depolama amacıyla inşa edilen bir yapı, depolanan maddeye, sıvı yüzeyinde oluşabilecek dalga kuvvetine ve sıvının silo cidarına yapmakta olduğu hidrostatik basınç dikkate alınarak dizayn edilmektedir. Bu kapsamda silo taşıyıcı sisteminin yatay yönde etkiyen ve yüksekliğe bağlı artan gerilme değerleri altında yeter rijitlikçe çalışması gerekmektedir. Ayrıca, yapı duvarlarından birçok değişkene bağlı olan dalga yükününde karşılanması istenmektedir. Literatürde, dinamik etki altında göçme durumuna gelmiş silo tipi yapılar incelendiğinde; genellikle silo yapısının depolamakla görevli olduğu maddenin dinamik etki altındaki davranışına bağlı olarak yapı rijitliğinin ve periyodunun etkilendiği vurgulanmıştır. Yapı özelliklerinde meydana gelen bu değişimin yapının göçme moduna gelmesine sebep olduğu görülmüştür. Bu çalışmada, 12.5m çapında ve 12m yüksekliğinde tasarlanan sıvı depolama tankının dalga yükü altındaki davranışı incelenecektir. Dalga yükü etkisinde silo duvarında oluşabilecek gerilme ve deformasyon etkilerini sönümlemek amacı ile dikey ve yatay rijitleştirme levhaları kullanılmıştır. Tasarlanan yapı Ansys WB sonlu elemanlar programı kullanılarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına dayanılarak, rijitleştirme levhalarının yapı davranışına etkisi incelenmiştir. Levhaların birlikte kullanılmasının daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür.

Keywords

Dinamik Analiz, Silo, Sonlu Elemanlar, Hidrostatik Basınç, Dalga kuvveti

Investigation of Structural Behavior of Liquid Storage Tank with Stiffening Plates under Wave Load

Abstract

Storage structures, which are frequently found in the industrial areas, have variable; geometry, carrier system and building material according to their purpose of use. In liquid storage structures, cylinder designed steel silo constructions are quite common. A structure built for liquid storage is designed according to the stored mass, hydrostatic pressure and the wave load within the silo wall. In this case, the silo carrier system needs to operate sufficiently rigid under the horizontal and vertical stresses. Also, under the wave forces, it is desirable from walls, to be able to carry the wave load that varies depending on the mechanical properties of the liquid stored inside. In the literature; When the silo type structures that are collapsed under dynamic excitation effects are examined; it was emphasized that the behavior of stored material under the dynamic excitation; has affected, rigidity and period of the structure. This situation in the structure period and behavior has been shown to cause the structure to fail. In this study, behavior of a liquid storage tank designed with 12.5m diameter and 12m height is investigated under wave loads. Vertical and horizontal stiffening plates are used to dampen the stress and deformation effects that may occur on the structure wall due to wave load. The designed structure is analyzed using Ansys WB program. Based on the results of the analysis, the contribution of the stiffening plates to the behavior is examined. It has been seen that use of plates together has given better results.

Keywords

Dynamic Analysis, Silo, Finite Element Model, Hydrostatic Pressure, Wave force

References

• Akyildiz, H. & Unal, E., (2005). Experimental Investigation of Pressure Distribution on a Rectangular Tank due to Liquid Sloshing. Ocean Engineering, 32(11-12): 1503-1516.
• Akyildiz, H. & Unal, N. E., (2006). Sloshing in a Three-Dimensional Rectangular Tank: Numerical simulation and experimental validation. Ocean Engineering, 33(16): 2135-2149.
• Akyildiz, H., Ünal, N. E. & Taylan, B., (2012). Experimental Investigation of the Liquid Sloshing in a Rigid Cylindirical Tank. IMO Technical Journal, pp. 6089-6112.
• Akyildiz, H. & Unal, E., (2014). Experimental Investigation of the Liquid Sloshing in a Cylindirical Tank Under the Rolling Motion. Journal of ETA Maritime Science, 2(2): 131-142.
• Armenio, V. & La Rocca, M., (1996). On the Analysis of Sloshing of Water in Rectangular Containers: Numerical Study and Experimental Validation. Ocean Engineering, 23(8): 705-739.
• Biswal, K. C., Bhattacharyya, S. K. & Sinha, P. K., (2006). Non-Linear Slosing in Partially liquid filled containers with baffles. International Journal for Numerical Methods in Engineering, Issue 68, pp. 317-337.
• Brar, G. S. & Singh, S., (2014). An Experimental and CFD Analysis of Sloshing in a Tanker. Procedia Technology - ICIAME . Ozel, K., (2007). Desing Principles of Steel Grain Storage Silos. Konya: Selçuk University.
• Panigrahy, P., Saha, U. & Maity, D., (2009). Experimental Studies on Sloshing Behavior due to Horizontal Movement of Liquids in Baffled Tanks. Ocean Engineering, pp. 213-222.
• Raouf, A. I., (2005). Liquid Slosing Dynamics Theory and Applications. 1 dü. New York: Cambridge University.
• Sanapala, V., M., R., Velusamy, K. & Patnaik, B., (2018). Numerical Simulation of Parametric Liquid Sloshing in a Horizontally Baffled Rectangular Container. Journal of Fluids and Structures, pp. 229-250.