Determination of performance criteria of steel pipes subjected to axial compressive load and bending moment

Abstract

Gömülü boru hatları su, doğalgaz ve petrol gibi hayati öneme sahip ürünlerin taşınması ve dağıtılması amacıyla kullanılan kritik alt yapı elemanlarıdır. Bu tür enerji nakil sistemleri, güzergahları üzerinde fay hatları ile kesişebilmekte, kesişim açısına bağlı olarak kalıcı zemin deformasyonları etkisinde çekme ve basınç gerilmelerine maruz kalabilmekte ve ciddi hasarlar alabilmektedirler. Tasarım ilkesi açısından çelik borularının çekme göçmesine maruz kalması beklenir. Fakat mecburi güzergâh sebebiyle ters ya da bazı yanal atımlı fayların kesilmesi gerektiği durumlarda net eksenel basınç kuvvetleri altında prematüre göçmeler yaşanabilmektedir. Mevcut yönetmeliğe göre, deprem etkisi altında kalan boru hatları için belirtilen tasarım esasları, kesintisiz kullanım ve kontrollü hasar durumları için tarif edilmiş en büyük eksenel çekme ve basınç birim yer değiştirme değerlerine göre sınırlandırılmıştır. Ancak, boruların özellikle basınç altındaki burkulma sonrası ileri seviye performansları yeteri kadar bilinmemektedir. Bu çalışma kapsamında, özelikle borularda basınç kaybı ve hasar oluşumuna sebebiyet veren eksenel basınç ve eğilme momenti altındaki limit durumları incelenmiştir. Bu amaçla, Türkiye’de bulunan mevcut boru hatlarını karakterize edecek şekilde, su isale (Kullar), doğalgaz (TANAP) ve petrol (BTC) boru hatlarına ait D/t oranları ile malzeme karakteristik özellikleri dikkate alınarak üç boyutlu sonlu elemanlar modeli yardımıyla birleşik yükleme koşulları altındaki davranışları incelenmiştir. Böylelikle, ötelenme miktarlarına ve rotasyon miktarlarına bağlı olarak borularda oluşacak limit durumlar belirlenmiştir. Söz konusu çalışma sonuçlarının ülkemizdeki boru hatlarının performans tabanlı tasarımlarında kullanılması beklenmektedir.