Farklı yüzer havuz tiplerinin sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizi

Abstract

Yüzer havuzlar, su üstü araçlarının bakım ve onarım işlemlerinin karada daha hızlı ve maliyet etkin bir şekilde gerçekleştirilmesine olanak tanımaktadır. Farklı operasyonel gereksinimleri karşılamak üzere çeşitli konfigürasyonlarda tasarlanan yüzer havuzların dünya genelinde 30'dan fazla farklı tipi kullanılmakta olup her biri kendine özgü yapısal özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan iki yüzer havuz tipi olan Rennie ve Keson (Caisson) tiplerinin geometrik tasarımı ve yapısal analizi sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Keson tipi yüzer havuz, temel tasarım prensipleri Rennie tipi yüzer havuza dayanan, ancak mukavemet açısından daha gelişmiş bir yapıya sahip olan bir konfigürasyondur. Bu nedenle, çalışmada Rennie tipi yüzer havuzun modernizasyon yoluyla Keson tipine dönüştürülerek yapısal performansının nasıl iyileştirilebileceği de ele alınmıştır. Çalışmanın temel amacı, bu iki havuz tipinin yapısal farklılıklarının sehim (deflection) davranışı üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu amaç doğrultusunda, öncelikle her iki yüzer havuzun üç boyutlu sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuş ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, gemilerin omurga blokları üzerindeki yük dağılımları, havuz yapısındaki gerilme ve deformasyon dağılımı gibi kritik yapısal faktörler ele alınmıştır. Model doğrulama aşamasında, gerçek bir havuzlama operasyonu sırasında alınan deneysel sehim verileri ile sayısal analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Havuzda yer alan analog ölçüm sisteminden alınan sehim verileri, model doğrulamasında referans alınarak hata oranı değerlendirilmiştir. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda modelin, deneysel veriler ile uyumlu sonuçlar ürettiği tespit edilmiştir. Nümerik analizler sonucunda, Keson tipi yüzer havuzun Rennie tipine kıyasla daha yüksek yapısal mukavemete sahip olduğu belirlenmiştir. Rennie tipi yüzer havuzun braket bölgelerinde lokal gerilme yığılmaları tespit edilmiştir ve bu bölgelerde gerilme seviyelerinin malzeme akma gerilmesini aştığı görülmüştür (yalnızca lokal plastik şekil değiştirme). Buna karşılık, Keson tipi yüzer havuzda yapının genelinde oluşan gerilme değerleri akma gerilmesinin altında kalmaktadır. Ayrıca, yapılan sehim analizleri, Rennie tipi yüzer havuzun Keson tipi yüzer havuza kıyasla yaklaşık %38 daha fazla deformasyona uğradığını göstermiştir. Tüm bu bulgular, Rennie tipi bir yüzer havuzun modernize edilerek Keson tipine dönüştürülmesinin yapısal performansı artırmak için uygulanabilir bir strateji olduğunu ortaya koymaktadır. Sonuçlar, yüzer havuzların yapısal tasarım süreçlerinin optimize edilmesine ve mevcut yapıların modernizasyon yöntemleriyle güçlendirilmesine yönelik önemli mühendislik çıkarımları sunmaktadır.