Preliminary geotechnical design of offshore wind turbine monopiles in Türkiye using FEM
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ATASEV DOĞUKAN TAŞBAŞI
Danışman: Nejan Huvaj Sarihan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, literatür ve Türkiye'nin gelecekteki enerji planlaması göz önünde bulundurularak Türkiye'de uygun açık deniz rüzgar enerjisi sahaları belirlenmiştir. Bunlar Bandırma, Bozcaada, Gelibolu, İzmir, Karabiga, Kıyıköy ve Silifke'dir. Bu sahaların her biri için uygun olabilecek rüzgar türbinleri ve sahaya özgü yük koşulları literatürden ve veri tabanlarından faydalanılarak belirlenmiştir. Deniz tabanındaki yumuşak kil, orta sıkı kum ve orta-katı kil olmak üzere üç genel homojen zemin profili için her bir sahada, 50 m su derinliğinde, ön tasarım için tekil kazık boyutlarını (çap ve uzunluk) belirlemek amacıyla Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY), özel olarak PISA metodu PLAXIS MoDeTo, kullanılmıştır. 7 farklı açık deniz sahası ve her sahada 3 farklı genel zemin profili için toplam 21 tasarım durumu analiz edilmiştir. 4 farklı yük kombinasyonuna sahip olan nihai limit durumu (ULS) ve kullanılabilirlik (servis) limit durumu (SLS) incelenmiştir. SEY analizlerinde, killer NGI-ADP ile, kumlar ise Hardening Soil küçük gerinim bünye modelleri ile modellenmiştir. Tekil kazıklar Timoshenko Kiriş Teorisi'ne göre modellenmiştir. Uzun dönem servis verebilirlik açısından döngüsel (tekrarlı) yüklerin neden olduğu birikmiş yer değiştirme ve dönme etkileri bu çalışmada dikkate alınmamıştır. Bu sahalardan 6 tanesi için Bandırma, Bozcaada, İzmir, Karabiga, Kıyıköy ve Silifke'de IEA 22 MW rüzgar türbini seçilmiş ve 10.5 m, 11.5 ve 12.5 m çapında tekil kazıklar düşünülmüştür. Gelibolu'da ise LW 8 MW türbin ve 7.5 m ve 8.5 m çapında tekil kazıklar kullanılmıştır. Orta sıkı kum zemin profili için, çapı 10.5 m ve uzunlukları 38 m ile 53 m aralığında olan tekil kazıklar; orta-katı kil zemin profili için ise, 11.5 m çapında ve 49 m ile 72 m aralığında gömülü uzunluklara sahip tekil kazık tasarımları, 7 sahada da tasarım gereksinimlerini karşılamaktadır. Yumuşak kil zemin profilinde, Bandırma için, tasarım şartlarını karşılayan tek tasarım, 12.5 m çapında ve 76 m gömülü uzunluğa sahip tekil kazık olurken, Bozcaada için, yumuşak kil zemin profili için, bu çalışmada kullanılan değer aralıkları içinde makul bir çap ve gömülü uzunluk elde edilememiştir. Bozcaada için, yumuşak kil zemin profilinde, 12.5 m'den daha büyük çaplı veya 12.5 m çap için 90 m'den fazla gömülü uzunluk gerekebileceği, veya tekil kazıktan farklı tipte temel tipleri düşünülmesi gerekeceği sonucuna varılabilir. Sonuç olarak, tekil kazık tasarımı için, yumuşak kil zemin profilinin diğer zemin profillerine göre en zorlu koşul olduğu söylenebilir. Bu çalışma, PLAXIS MoDeTo kullanılarak PISA yönteminin mühendislik pratiğinde uygulanabilirliğini ortaya koymakta ve yumuşak kil, orta-katı kil ve orta sıkı kum zemin profillerinde monotonik yükleme altında açık deniz tekil kazık temelleri için ön tasarım sonuçlarını sunmaktadır. Bu çalışmanın limitasyonları (sahaya özgü uzun süreli dalga, rüzgar verisi bulunmaması, sahaya özgü deniz tabanı zemin bilgisi bulunmaması, uzun dönem servis verebilirlik açısından döngüsel deformasyon ve rotasyon birikiminin hesaba katılmaması vb.) nedeniyle, bu çalışmada elde edilen tekil kazık boyutları nihai tasarım için kullanılmamalıdır.