Yüksek Lisans Tezi Görüntüleme

Öğrenci: Ali İhsan KARAKAŞ
Danışman: Prof. Dr. Ayşe DALOĞLU
Anabilim Dalı: İnşaat Mühendisliği
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
Tez Adı: Harmonik Halka Sonlu Eleman Modellemesi Kullanarak Eksenel Simetrik Yapıların Statik ve Dinamik Analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Kabul Tarihi: 9/1/2012
Sayfa Sayısı: 103
Tez No: t2421
Özet:

      Düzgün iç ve dış basınç gibi eksenel simetrik olan ve/veya rüzgâr ve deprem gibi eksenel simetrik olmayan yüklere maruz kalan eksenel simetrik yapıların statik, serbest ve zorlanmış titreşim analizleri harmonik sonlu eleman yöntemiyle halka elemanlar kullanarak incelenmiştir. Harmonik sonlu eleman yönteminde eksenel simetrik olmayan yüklerin Fourier serileri şeklinde ifade edilmesiyle üç boyutlu problemler iki boyuta, iki boyutlu düzlem problemler de bir boyuta indirgenebilmektedir. Böylece her Fourier terimi için düzlem eksenel simetrik benzeri analiz yapılır ve eksenel simetrik olmayan yük altındaki problemin tam çözümü yeterli sayıda terim çözümlerinin süperpozisyonuyla elde edilir. Bu amaçla Matlab yardımıyla bir bilgisayar programı kodlanmıştır. Programın güvenilirliği iç basınçlı kalın cidarlı silindir, dönen ince disk ve basit mesnetli ince plak gibi kesin çözümü elde edilebilen örneklerle kontrol edilmiştir. Çalışmada dörtgen en-kesitli 4 ve 9 düğüm noktası bulunan iki halka eleman kullanılmıştır. Bu iki eleman sonuçların hassasiyeti ile kayma ve hacimsel kilitlenme problemleri açısından birbiriyle karşılaştırılmıştır. 4 düğüm noktalı elemanın aksine 9 düğüm noktalı elemanın kilitlenme problemlerinden etkilenmediği gözlenmiştir.

      Programın güvenilirliği sağlandıktan sonra 9 düğüm noktalı eleman kullanılarak bir soğutma kulesinin TS 498 ve Eurocode’a göre tanımlanan rüzgâr yükleri altında statik ve Düzce deprem yükü altında dinamik analizleri yapılmıştır. Statik analiz sonucunda rüzgâr basıncının çevresel dağılımının yer değiştirmeler ve gerilmeler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Yer değiştirme ve gerilmelerin Eurocode’a göre hesaplanan yükler altında çok daha büyük değerler aldığı görülmüştür. Bu durumun Eurocode’a göre elde edilen çevresel dağılım için Fourier açılımındaki 2. ve 3. terimlerin katsayılarının diğerlerinden daha büyük değerler almasıyla yapının bu yükleme altında dalgalanan çevresel hareketlere büyük ölçüde maruz kalmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Fourier katsayılarının büyüklüğünden yüklemenin hangi tür deformasyonlara (kabuk veya kiriş benzeri) daha çok sebep olacağı anlaşılabilmektedir. Serbest titreşim analizleri sonucunda yapının doğal frekanslarının artan çevresel mod numarasıyla bir minimum değere kadar azaldığı ve bu değerden sonra ise artmaya başladığı görülmüştür. Bu davranışın silindirik kabuk tipi yapıların tipik bir özelliği olduğu söylenebilir.

      Son olarak parametrik çalışma yapılarak kule yüksekliğinin, eğriliğinin ve kabuk kalınlığının yapının serbest titreşim ve sismik davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Titreşim periyodunun artan eğrilikle yaklaşık olarak doğrusal azaldığı, büyük eğriliklerde ise bu eğilimin tersine döndüğü gözlenmiştir. Ayrıca yapının yüksekliği arttıkça periyodun arttığı ve kabuk kalınlığı arttıkça periyodun azaldığı görülmüştür. En büyük periyodun artan kalınlık ve yükseklikle lineer olarak değiştiği de izlenmiştir. Birinci yanal mod periyodunun artan kabuk kalınlığından etkilenmediği fakat artan kalınlıkla modun daha erken oluştuğu gözlenmiştir. Benzer şekilde birinci yanal modun oluşum sırasının artan yükseklikle azaldığı görülmüştür. Dinamik analizlerde kule yüksekliğine, eğriliğine ve kabuk kalınlığına bağlı olarak gerilmelerde dikkate değer değişimlerin meydana geldiği izlenmiştir.

      Anahtar Kelimeler : Eksenel Simetrik Yapılar, Halka Sonlu Eleman, Harmonik Analiz, Fourier Serisi, Rüzgâr Yükü, Hiperbolik Soğutma Kulesi, Statik ve Dinamik Analiz, Serbest Titreşim