İçme suyu ve kanalizasyon boru hatlarının deprem performansı

Abstract

İçme suyu ve kanalizasyon boru hattı sistemleri toplumun yaşam standardını ve ülke ekonomisini etkileyen mühendislik yapılarıdır. Bu sistemlerde meydana gelen bir aksaklık ya da arıza durumu yaşam kalitesini düşürmektedir. Depremler bu sistemleri ağır hasara uğratan doğal afetlerdir. Bu çalışma kapsamında, içme suyu ve kanalizasyon zemine gömülü boru hattı sistemlerinin deprem ile ilişkisi ele alınmıştır. Bu amaçla öncelikle Türkiye'deki içme suyu ve kanalizasyon boru hatlarının tasarım ve imalat kaideleri incelenmiştir. Daha sonra deprem ile ilgili Türkiye'de geçerli olan yönetmelikler, uluslararası standartlar ve depreme dayanıklı tasarım kılavuzları ile karşılaştırılmıştır. Yönetmelikteki eksiklikler belirlendikten sonra son olarak sonlu elemanlar programı Ansys Workbench v17.1 kullanılarak, 3 boyutlu boru zemin modelinin oluşturulması ve zaman tanım alanında nonlineer analiz prosedürü anlatılmıştır. Yapılan analizlerde, boru hattı boyunca meydana gelebilecek değişikler araştırılmıştır. Ayrıca boru çapı ve gömülme derinliğinin değişiminin, dalga yayılımına maruz kalan boru hatlarına etkisini incelemek için çeşitli parametrik analizler yapılmıştır. Bu çalışmada ortaya konulan Türk deprem yönetmeliğindeki eksiklikler ve analiz yöntemi olarak kullanılan 3 boyutlu sonlu elemanlar modeli, depreme karşı dayanıklı boru hattı imalatlarının ve mevcut boru hatlarının bakım, onarım ve güçlendirilmesinin yapılması için gelecekte hazırlanacak olan yönetmeliğe öneri sunma amacındadır.

Water supply and sewage systems are engineering structures which influence living standards of society and national economy. Any failures occur in these systems reduce quality of life. Earthquakes are one of the disasters which cause heavy damages in these systems. In this study, the relationship between earthquake and buried pipeline systems in water supply and sewage. For this purpose, the design and manufacturing bases of water supply and sewage pipelines in Turkey have been examined. Then, the earthquake regulations in Turkey were compared with the international standards and the earthquake resistant design guidelines. Finally, using the Ansys Workbench v17.1, a finite element program, a 3-D pipe-soil model and a time-history nonlinear analysis procedure are described. In the analysis, the changes that might occur along the pipeline were researched. In addition, several parametric analyzes have been carried out to investigate the effects of pipe diameter and depth of embedment on pipelines subject to wave propagation. The aim of this study is to provide a proposal for future regulations to be prepared for the maintenance, repair and retrofit of the existing pipelines; and manufacturing earthquake resistant pipelines through using the 3dimensional finite element modeling and presenting deficiencies in the earthquake regulations.