Gömülü çelik boru sistemlerinin zaman tanım alanında yapısal analizi

Year 2018, Volume: 22 Issue: 2, 581 - 592, 01.04.2018

Serkan Çoban Seyit Çeribaşı

https://doi.org/10.16984/saufenbilder.342119

Abstract

 İnsanların temiz suya erişimini sağlayan içme suyu boru hattı
tesisleri toplumun yaşam kalitesini arttıran can damarlarıdır. Kentlerde nüfus
artışı ve sanayileşmenin gelişimine paralel olarak temiz suya erişim çok daha
önemli bir hale gelmiştir ve içme suyu boru hatlarındaki herhangi bir
aksalıklık toplumsal ve ekonomik hayatı olumsuz etkilemektedir. Bakım onarım
çalışmaları, hat deplase çalışmaları ve diğer altyapı tesislerinin imalatı
sırasında meydana gelen operasyonel hasarlar içme suyu tesislerinin işlevinin
sürdürememesine neden olur. Bu sistemlerde önemli hasarlar oluşturan bir başka
etken ise doğal afetlerdir ve bunların en yıkıcısı depremlerdir. Depreme
dayanıklı boru hattı imalatı veya deprem öncesinde  boru hatlarının bakım, onarım ve
güçlendirilmesinin yapılması için yapısal analizlerin yürütülmesi son derece
önemlidir. Bu çalışma kapsamında içme suyu sistemlerinde sık karşılan zemine
gömülü basınçlı çelik boru hattı, sonlu elemanlar yazılımı ANSYS Workbench
V17.1 kullanılarak  üç boyutlu olarak
modellenmiş ve zaman tanım alanında sismik analizi yapılmıştır. Yapılan
analizlerde derinlik  ve boru çapı  parametreleri değiştirilerek çelik boruda
meydana gelen gerilme  ve deplasman
miktarları araştırılmıştır. Ayrıca, uzun süren bu tür parametrik analizlerin
pratik olarak yürütülebilmesi için pratik bir yöntem geliştirilip
uygulanmıştır.

Keywords

Gömülü boru, çelik, sismik kuvvetler, yapısal analiz

Structural time-history analysis of buried steel pipeline systems

Abstract

Potable water pipeline systems, by which the population
provides clean water, are critical facilities that increase the living quality
of the society. Parallel to the increasing number of inhabitants and to the
development of industry any breakdown of those systems will affect economy and
human life negatively. Operational damages resulting from maintenance works,
pipe relocation works, and construction of other infrastructures cause failure
in services of potable water facilities. Another factor that causes damage in
these systems is natural disasters, and the most harmful of them is
earthquakes. Utilization of structural analyses is very important for
production of earthquake resistant pipelines, or for maintenance, reparation,
and retrofitting of pipelines before earthquake. In the scope of this study
buried, internally pressurized, steel pipelines, which are frequently
encountered in potable water systems, are three dimensionally modelled and
their time-history analyses are done by using finite elements software ANSYS
Workbench V17.1. The stress and displacement quantities of steel pipes are
investigated by changing the parameters depth and pipe diameter in the
performed analyses. Additionally, a practical method is developed for
performing this type of parametric long-lasting analyses. 

Keywords

Buried pipe, steel, seismic forces, structural analysis

References

• [1] Duke CM, Moran DF. “Guidelines for Evolution of Lifeline Earthquake Engineering”. In Proceedings of US National Conference on Earthquake Engineering, 367-376, Oakland: Earthquake Eng Res Inst.1975.
• [2] American Lifelines Alliance. “Seismic Guidelines for Water Pipelines”. American Lifelines Alliance, Oakland, USA, 2005.
• [3] Flores-Berrones R, Li Liu X. “Seismic Vulnerability of Buried Pipelines”. Geofísica Internacional, 42(2), 237-246, 2003.
• [4] Çoban S, Çeribaşı S. “İçme suyu ve kanalizasyon borularının sonlu elemanlar metodu ile 3 boyutlu sismik analizi”. Proceeding of 1st International Mediterranean Science and Engineering Congress (IMSEC 2016), Adana, Türkiye, 26-28 October 2016.
• [5] Karamanos SA, Keil B, Card RJ. “Seismic Design of Buried Steel Water Pipelines”. Pipelines 2014: from Underground to the Forefront of Innovation and Sustainability: Proceedings of the Pipelines 2014 Conference, Portland, Oregon, USA, August 3-6 2014.
• [6] Suresh RD, Sudhir KJ. “Seismic Design of Buried Pipelines in India Context”. In Proceedings of the Conference of the National Information Center of Earthquake Engineering, Bangalore, India, 2005.
• [7] O'Rourke MJ, Lui X. “Response of Buried Pipelines Subject to Earthquake Effects”. In Response of Buried Pipelines Subject to Earthquake Effects, New York, USA, US Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research (MCEER), 1999.
• [8] Dash SR, Jain S K. “IITK-GSDMA Guidelines for Seismic Design of Buried Pipelines: Provisions with Commentary and Explanatory Examples”. Kanpur, India, National Information Center of Earthquake Engineering, 2007.
• [9] Türk Standartları Enstitüsü. “Eurocode 8: Depreme dayanıklı yapıların tasarımı- Bölüm 4: Silolar, tanklar ve boru hatları”. TS EN 1988-4, Türkiye, 2006.
• [10] Resmî Gazete. “Altyapılar İçin Afet Yönetmeliği, Türkiye, 2007.
• [11] Lee H. Finite Element Analysis of a Buried Pipeline. Master Thesis, The University of Manchester, School of Mechanical, Aerospace and Civil Engineering, Manchester, UK, 2010.
• [12] Alamatian E, Ghadamkheir M, Karimpou B.”Stress Estimation on Pipeline and Effect of Burying Depth”. International Research Journal of Applied and Basic Sciences, 6(2), 228-235. 2013.
• [13] Ansys Inc. “ANSYS Mechanical APDL Material Reference”.2013.
• [14]http://ansys.net/ansys/tips_sheldon/STI0802_Drucker_Prager.pdf (05.04.2017)
• [15] Sahoo S, Manna B, Sharma KG. “Seismic Behaviour of Buried Pipelines: 3D Finite Element Approach”. Journal of Earthquakes, vol. 2014, Article ID 818923, 2014.