Rijitleştirme Levhaları ile Güçlendirilmiş Silindirik Çelik Siloların Yapısal Davranışının İncelenmesi

Year 2020, Volume: 7 Issue: 2, 1124 - 1139, 30.12.2020

Mehmet Erkan Efe Devran Çelik

https://doi.org/10.35193/bseufbd.743088

Abstract

Silolar dışarıdan veya içeriden gelebilecek her türlü etkiye karşı doluluk oranlarına göre farklı reaksiyonlar gösterebilen ince kesitli narin yapılardır. Silo yapıları farklı depolama ihtiyaçları için farklı malzemeler ile farklı büyüklüklerde üretilebilmektedirler. Büyük çaplı silolarda yapı ağırlığının büyük kısmını depolanan materyal oluşturmaktadır. Taşıyıcı sistem ağırlığına kıyasla boyutları ile öne çıkmaktadır. Büyük çaplı silolarda boyutsal parametreler göz önüne alındığında dış etkenlerden başlıca rüzgâr gibi çevresel etkenler yapıya büyük bir yük etkilemektedir. Öte yandan, depolanan materyalin karakteristik özellikleri içsel etkiler üzerinde büyük bir etken durumundadır. Sıvı depolaması için başlıca sorun teşkil eden problemlerden bir tanesi, sıvı depolanmasında meydana gelebilecek dinamik bir yük olan çalkantı durumudur. Bu çalışma kapsamında silindirik, çelik sıvı depolama siloları sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Silo yüksekliğinin eşit tutulduğu üç farklı çap boyutunda aynı sıvı yüksekliği için oluşturulan farklı kombinasyonlarda rijitleştirme levhalara sahip on iki sayısal model oluşturulup statik yük koşulları altında sayısal analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırmalı olarak incelenmiş olup levha etkinliklerinin kombinasyonlar arasında ve çap farklılıklarına göre değişimi yorumlanmıştır. Analizler sonucunda çalışmada dikkate alınan rijitleştirme levhalarının etkinliğinin silo çapı ile arasında boyutsal bir ilişkinin olduğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak silo çapı ile birlikte levha boyutlarının (boyut ve cidar kalınlılığı) da değiştirilmesinin yapı rijitliğine katkı sağlayacağı önerilmektedir.

Keywords

Silo Yapıları, Doğrusal Olmayan Analiz, Sonlu Elemanlar Modeli ile Analiz, Silolarda Deprem ve Rüzgâr Yükleri

Investigation of Structural Behavior of Cylindrical Steel Silos Reinforced with Stiffening Plates

Abstract

Silos are slender structures with thin sections that can react differently according to the fullness ratios against any impact that may come from inside or outside. Silo structures can be manufactured in a variety of materials and sizes for different storage needs. In large diameter silos, most of the weight of the structure is the stored material. The load carrying system stands out with its dimensions rather than its weight. Considering the dimensional parameters of large diameter silos, external factors, such as wind affects the structure highly. On the other hand, the type and characteristics of the stored material changes the internal loading conditions drastically. One of the main problems of these situations is the sloshing, which is a dynamic load that can occur in fluid storage. In this paper, cylindrical steel liquid storage silos are discussed. Twelve numerical models with different plate combinations created for three different diameter sizes are created with the consideration of same amount of stored liquid and silo height for all models. Created models are analyzed under dynamic and static loads. The results of the analysis are examined comparatively, and the variation of plate efficiency between combinations and diameter differences are interpreted. From the analysis results, it has been determined that the effectiveness of the stiffening plates is in dimensional relation with the silo diameter. In conclusion, it is suggested that altering the plate dimensions (size and thickness) along with the silo diameter will contribute to the rigidity of the structure.

Keywords

Silo Structures, Non-Linear Analysis, Finite Element Model Analysis, Wind and Quake Loads in Silos

References

• Özel, K.(2007). Çelik Hububat Silolarının Tasarım Esasları, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya Selçuk Üniversitesi.
• Dogangun, A., Karaca, Z., Durmus, A. & Sezen, H.(2009). Cause Of Damage And Failures İn Silo Structures. Journal Of Performance Of Constructed Facilities, 23(2), 65-71.
• Kuczyńska, N., Wójcik, M. & Tejchman, J.(2015). Effect Of Bulk Solid On Strength Of Cylindrical Corrugated Silos During Filling.Journal Of Constructional Steel Research, 115, 1-17.
• Akyildiz, H., Ünal, N.E. & Taylan, B.(2012). Rijit Silindirik Bir Tankta Sıvı Çalkantısının Deneysel İncelenmesi. İMO Teknik Dergi, 6089-6112
• Brar, G. S. & Singh, S. (2014). An Experimental and CFD Analysis of Sloshing in a Tanker. Procedia Technology – ICIAME.
• 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.
• 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.
• Akyildiz, H. & Unal, N. E. (2006). Sloshing in a Three-Dimensional Rectangular Tank: Numerical simulation and experimental validation. Ocean Engineering, 33(16): 2135-2149.
• 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.
• Altun, H. A. & Gedikli, A. (2013). Sesimic Analysis of Steel Liquid Storage Tanks by API-650” (Doctoral dissertation, M. Sc. Thesis, Department of Civil Engineering, Structural Engineering Programme, Istanbul Technical University, Graduate School of Science Engineering and Technology)
• 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.
• Zang, Q., Fang, H., Liu, J. & Lin, G.(2019). Boundary element model for investigation of the effects of various porous baffles on liquid sloshing in the two dimensional rectangular tank. Engineering Analysis with Boundary Elements, 484-500.
• Efe, M. E., Çeli̇k, İ. D., Kocaman, T. B., Arslan, K. Y. (2020). Rijitleştirme Levhalı Sıvı Depolama Tankının Yapısal Davranışının Dalga Yükü Altında İncelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(2), 296-303.
• Ansys Workbench, ANSYS, Inc.
• Efe, M. E. (2020). Hidrodinamik Etki Altındaki Silo Tipi Çelik Yapıların Sıvı Çalkantısına Bağlı Yapısal Davranışın İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü/ İnşaat Mühendisliği, Süleyman Demirel Üniversitesi.