Boru hatlarının tasarımında boru akışkan zemin etkileşimi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi Tekin Tezcan Celal Bayar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Anabiiim Dalı Danışman : Doç. Dr. Ümit GÖKKUŞ Bu çalışmada, hidrolik, geoteknik ve mekanik bilgiler ışığında boruhatlarında oluşabilecek çevresel ve işlevsel şartlara göre uygun bir tasarımın esasları ortaya konularak, irdelenmiştir. Yeraltına döşenmiş olan borulara zeminin ağırlığından özellikle şehir şebekelerinin yol altlarına yapımından meydana gelen sabit yükler ile taşıtların meydana getirdiği hareketli yüklerin etkisi sözkonusudur. Bu yükler boru cidar kalınlığının hesabında gerekli dış yükler olarak alınmaktadır. Boru çapı hesabında ise akışkandan kaynaklanan iç yükler esas alınmaktadır. Boru içinde oluşan iç yüklerin hesaplanmasında iletilecek akışkanın debisi ve basıncı gibi fonksiyonel bilgiler gerekli olmaktadır. Belirli bir çaptaki çelik boruların dış ve iç yükler altında hesaplanan cidar kalınlıklarının, istenen kesitteki yatay ve düşey deformasyonlarının malzeme gerilme sınırlarına uygunluğu kontrol edilmektedir. Bu amaçla akışın karakteristiğini belirleyebilmek için kararlı ve kararsız akış halleri gözetilerek ayrı ayrı incelenmiştir. Kararlı akış durumunda Hardy-Cross, Lineer Teori ve Newton Raphson yöntemleri için bilgisayar programlan hazırlanmış, örnek şebeke girdileri geliştirilen programla çözümlenmiş ve sonuçlar sunulmuştur. Kararsız akım durumu için yaygın kullanılan Rijit su kolonu teorisi ve Elastik teori ile yapılan hesaplamalar bilgisayar desteği ile yürütülmüştür. Çalışmanın son bölümünde su darbesi etkisi de hesaba katılarak karakteristikler yönteminin kullanıldığı şebeke analizi programı yeralmaktadır. Örnek şebeke üzerinde yapılan çözümlemenin sonuçlan sunulmaktadır. n

ABSTRACT A Master's Thesis Tekin TEZCAN Celal Bayar University Institute of Pure & Applied Sciences Branch of Civil Engineering Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Ümit GÖKKUŞ In this study, according to the hydraulic, geotechnic and mechanic informations the fundamentals of suitable design of pipelines exposed to the environmental and functional condition are considered. For the buried pipes, the dead (static) load caused by the soil weight above and vehicle surcharge loads on the pipes located at highway's ground, especially, for water distribution systems are taken into account. These loads by taking as the design loads are used in calculating the pipe thickness. For the determination of the pipe's diameter, the design internal loads are based on the fluid properties and flow conditions. In the calculation of the internal loads, the fluid discharge to the transported and its pressure to be required should be pre-determined as a functional information of pipelines. The thickness of steel pipes having certain diameter under external and internal loads are calculated by considering the limit-state of material with respect to the horizontal and vertical deformations of pipe cross - sections. For this purpose, the steady and unsteady flow conditions are studied in detail to determine flow characteristics. In steady flow, according to Hardy-Cross, Linear Theory and Newton Raphson methods, the computer programs are prepared. The input data on a sample network are run by using this program and their outputs are presented in this study. For unsteady conditions, rigid water column theory and elastic theory are used and the similar study are carried out on the network of the same sample. Finally, the effects of water hammer on pipes are taken into account by considering hydraulic conditions and physical properties of pipes. m