Sismik Yalıtımlı Düşey Silindirik Sıvı Depolarının Deprem Yükleri Altındaki Davranışının İncelenmesi

Abstract

Sıvı depoları; başlıca yakıt, endüstriyel kimyasallar, kullanma ve yangın söndürme suyu depolamakta kullanılan önemli mühendislik yapılarıdır. Sıvı depolarını depremin zarar verici etkilerinden korumayı hedefleyen yeni tekniklerden biri de sismik yalıtımdır. Sismik yalıtım sistemleri yardımıyla sıvı depolarının sönüm kapasitelerinin arttırılması ve periyot uzaması etkisiyle depo içerisinde tepkisel bileşenden kaynaklanan hidrodinamik etkilerin azaltılması amaçlanmaktadır. Ancak, sistem bileşenlerinin doğrusal olmayan davranışı, mekanik özelliklerinin çevre koşulları, yaşlanma, yükleme koşulları vb. nedeniyle zaman içerisinde değişimi ve depo içerisindeki çalkalanma hareketi, depo ve sismik yalıtım sisteminin tasarımını zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, kurşun çekirdekli elastomer yalıtıcıların ve sürtünmeli sarkaç mesnetlerin hidrodinamik yükler üzerindeki etkileri, depo geometrisi, yalıtım sistemi parametreleri ve kuvvetli yer hareketinin mühendislik özelliklerine bağlı olarak MATLAB üzerinde geliştirilen bir yazılım vasıtasıyla incelenmiştir. Buna ek olarak, sismik yalıtımlı sıvı depolarının hizmet süresince sismik yalıtım sistemi elemanlarının mekanik özelliklerinde oluşabilecek değişimlerin, hidrodinamik yükler üzerindeki etkilerini göz önüne alan bir tasarım yöntemi geliştirilmiştir. Söz konusu yöntem, sismik yalıtım parametrelerinin seçiminde, hidrodinamik yüklerdeki azalma oranına ek olarak mesnet yer değiştirmeleri ve çalkalanma yüksekliğindeki değişimin de beraber değerlendirilmesine olanak sağlamaktadır.

Liquid storage tanks are critical elements of infrastructure systems that are mainly used to store fuel, industrial chemicals and water. Seismic isolation is one of the new strategies to protect liquid storage tanks from earthquake induced damages. Seismic isolation systems aim to reduce hydrodynamic effects by extending the vibration period of the system and by increasing the energy dissipation capacity. However, sloshing phenomena and the nonlinear behavior of seismic isolation components which have mechanical characteristics that are subject to change due to aging, environmental and loading conditions etc. complicate the design of both the tank and the seismic isolation system. The effect of lead-core elastomeric isolators and friction pendulum bearings on the hydrodynamic loads has been investigated with respect to tank geometry, seismic isolation system parameters and engineering properties of the earthquake excitation using a computer application developed on MATLAB. Additionally, a design methodology has been proposed that takes into account the effect of variation in the mechanical properties of seismic isolations system components on the hydrodynamic loads acting on the system. This methodology also allows the evaluation of bearing displacements and freeboard height in addition to reduction rate of hydrodynamic loads.