ZONGULDAK MERKEZ LAVUAR ALANINDAKİ ENDÜSTRİYEL KULELERİN YAPISAL PERFORMANS ANALİZİ
STRUCTURAL PERFORMANCE ANALYSIS OF INDUSTRIAL TOWERS IN THE ZONGULDAK CENTRAL COAL WASHING PLANT AREA
- Tez No: 1020009
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNA ÜLGER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, Zonguldak endüstriyel mirasının en önemli simgelerinden biri olan ve 1950'li yılların sonunda inşa edilen Merkez Lavuar Alanı'ndaki 24 metre yüksekliğe sahip sekizgen betonarme dekantasyon kulelerinin mevcut yapısal performansları, dinamik davranışları ve sismik kapasiteleri deneysel ve sayısal yöntemlerin entegre edildiği hibrit bir metodolojiyle incelenmiştir. Yapıların geçmiş dönem statik projelerinin bulunmayışı nedeniyle, güncel malzeme özelliklerini ve donatı konfigürasyonunu belirlemek amacıyla sahada ve laboratuvarda kapsamlı deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Yapılan laboratuvar testleri neticesinde ortalama net beton basınç mukavemeti 25.67 MPa (C25/30) olarak saptanmış; taşıyıcı perdelerdeki donatıların ise S220 sınıfı düz (nervürsüz) çelikten (Ø12/15) oluştuğu tespit edilmiştir. Kulelerin özgün dinamik karakteristiklerini (doğal frekans, periyot ve mod şekilleri) yerinde belirlemek amacıyla Ortam Titreşim Testleri (AVT) gerçekleştirilmiştir. Deneysel spektral analizlerde birinci doğal titreşim frekansı 3.25 Hz olarak ölçülmüş; birinci mod sönüm oranı ise malzeme yorulması, korozyon ve rijitlik kaybına bağlı“yumuşama”(softening) evresini teknik olarak teyit edecek şekilde %7.46 (yönetmelik referansı olan %5'in üzerinde) saptanmıştır. Saha sondajlarından elde edilen veriler ışığında ZE yerel zemin sınıfı sismik parametreleri belirlenerek zemin-yapı etkileşimi (SSI) dikkate alınmış ve SAP2000 yazılımında kulelerin üç boyutlu Sonlu Elemanlar Modelleri (FEM) oluşturulmuştur. Tabakalı kabuk (Layered Shell) eleman idealleştirmesi içeren sayısal modelden elde edilen birinci mod frekansı (3.2538 Hz) ile deneysel ölçümler karşılaştırılmış ve %0.12 gibi son derece düşük bir sapmayla mükemmel bir korelasyon (model validasyonu) elde edilmiştir. Yapının sismik performansını saniye saniye simüle etmek amacıyla, Türkiye'nin sismotektonik geçmişinde önem arz eden 1999 Düzce, 2020 Elazığ ve 2023 Kahramanmaraş-Pazarcık depremlerinin gerçek ivme kayıtları kullanılarak Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan Dinamik Analizler (NLTHA) yürütülmüştür. Analizlerde malzemenin doğrusal olmayan çok eksenli gerilme davranışı Willam-Warnke kırılma kriteri, TBDY-2018 ve ASCE-41 standartları ışığında değerlendirilmiştir. En elverişsiz sismik talep, yakın fay darbe etkisi gösteren Düzce depreminde (1197 kN taban kesme kuvveti ve 1.54 cm tepe ötelenmesi) meydana gelmiştir. Yapıda oluşan en yüksek göreli kat ötelemesi oranı %0.064 (0.00064) ile TBDY-2018 kapsamında tanımlanan Sınırlı Hasar (SH) performans limiti olan 0.008 sınırının çok altında kalmıştır. En gayrimüait kesitlerde dahi beton basınç gerilmesi kapasitesinin %21.9'unu, donatı çekme gerilmesi ise akma sınırının %26.7'sini aşmamıştır. Elde edilen bütüncül bulgular, narin geometrisine ve zayıf zemin koşullarına rağmen kulelerin yüksek yanal rijitliğe sahip olduğunu, sismik talepleri elastik bölge içerisinde karşılayarak“Sınırlı Hasar”ve“Can Güvenliği”performans hedeflerini fazlasıyla sağladığını göstermektedir. Bu doğrultuda, kulelerin bir endüstri mirası müzesi veya sergi alanı olarak yeniden işlevlendirilmesi yapısal açıdan son derece uygun bulunmuş ve özgün silüeti bozacak agresif güçlendirme müdahalelerine ihtiyaç olmadığı ortaya konmuştur. Koruma ve sürdürülebilirlik stratejisi olarak; korozyona uğrayan pas paylarının tamir harçlarıyla onarılması, yüzeylere anti-karbonatizasyon kaplamaların yapılması, yakın çevrede yeraltı suyu seviyesini değiştirecek derin kazılardan kaçınılması ve dinamik davranışların sürekli takibi için Yapısal Sağlık İzleme (SHM) ağının kurulması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the current structural performances, dynamic behaviors, and seismic capacities of the 24-meter-high octagonal reinforced concrete decantation towers in the Central Lavuar Area—built in the late 1950s and standing as one of the most important symbols of Zonguldak's industrial heritage—were investigated using a hybrid methodology that integrates experimental and numerical methods. Due to the lack of historical static projects of the structures, comprehensive experimental studies were conducted in the field and laboratory to determine the current material properties and reinforcement configuration. As a result of the laboratory tests, the average net concrete compressive strength was determined as 25.67 MPa (C25/30), and it was found that the reinforcements in the structural shear walls consist of S220 class smooth (unribbed) steel (Ø12/15). Ambient Vibration Tests (AVT) were performed to determine the original dynamic characteristics (natural frequency, period, and mode shapes) of the towers on-site. In the experimental spectral analyses, the first natural vibration frequency was measured as 3.25 Hz, while the first mode damping ratio was determined as 7.46% (above the code reference of 5%), which technically confirms the“softening”phase associated with material fatigue, corrosion, and stiffness loss. In light of the data obtained from field drillings, the seismic parameters for the ZE local soil class were determined, soil-structure interaction (SSI) was taken into account, and three-dimensional Finite Element Models (FEM) of the towers were created in SAP2000 software. The first mode frequency (3.2538 Hz) obtained from the numerical model, which includes a Layered Shell element idealization, was compared with the experimental measurements, yielding an excellent correlation (model validation) with a remarkably low deviation of 0.12%. To simulate the seismic performance of the structure second-by-second, Nonlinear Time History Analyses (NLTHA) were conducted using the real acceleration records of the 1999 Düzce, 2020 Elazığ, and 2023 Kahramanmaraş-Pazarcık earthquakes, which hold significant importance in Turkey's seismotectonic history. In the analyses, the nonlinear multiaxial stress behavior of the material was evaluated in light of the Willam-Warnke failure criterion, as well as the TBDY-2018 and ASCE-41 standards. The most critical seismic demand occurred during the Düzce earthquake, which exhibited a near-fault pulse effect (1197 kN base shear and 1.54 cm roof displacement). The maximum interstory drift ratio occurring in the structure remained at 0.064% (0.00064), far below the 0.008 limit for the“Limited Damage”(SH) performance level defined under TBDY-2018. Even in the most critical cross-sections, the concrete compressive stress did not exceed 21.9% of its capacity, and the reinforcement tensile stress did not exceed 26.7% of its yield limit. The holistic findings indicate that, despite their slender geometry and weak soil conditions, the towers possess high lateral stiffness and comfortably satisfy the“Limited Damage”and“Life Safety”performance targets by accommodating seismic demands within the elastic range. Accordingly, re-functionalizing the towers as an industrial heritage museum or exhibition area was found to be highly appropriate from a structural perspective, demonstrating that there is no need for aggressive retrofitting interventions that would disrupt their original silhouette. As a conservation and sustainability strategy, it is recommended to repair the corroded concrete covers with repair mortars, apply anti-carbonation coatings to the surfaces, avoid deep excavations in the immediate vicinity that would alter the groundwater level, and establish a Structural Health Monitoring (SHM) network for the continuous tracking of dynamic behaviors.
Benzer Tezler
- An Investigation on the production of super clean coal from Zonguldak basin
Başlık çevirisi yok
MÜRÜVVET MAMUREKLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. GÜLHAN ÖZBAYOĞLU
- Türkiye linyit ve taşkömürlerinden metalurjik amaçla karma kok üretimi
Başlık çevirisi yok
HASAN FERİT BERK
- Zonguldak (Kokaksu) bölgesi boksitlerinden alümina üretim parametrelerinin saptanması ve ekonomik değerlendirilmesi
The Determination of the parameters of alümina production from the bauxite of Zonguldak (Kokaksu region) and the economic evaluation
F.GÜNEŞ KOZA
- Madencilik ölçmelerinde kuyu cidarlarındaki deformasyonların saptanması ve bazı öneriler
Başlık çevirisi yok
ENGİN TEKİN
