İSTANBUL DOĞALGAZ ŞEBEKESİ DEPREM RİSK AZALTIM SİSTEMİ

Transkript

1 İSTANBUL DOĞALGAZ ŞEBEKESİ DEPREM RİSK AZALTIM SİSTEMİ Yrd.Doç.Dr. Can ZÜLFİKAR, Gebze Teknik Üniversitesi Yük.Müh. Hikmet Bıyıkoğlu, İGDAŞ Dr.Müh. Cevat ÖZARPA, İGDAŞ

2 Aşılma Olasılığı %2 olan bir deprem için Şiddet dağılımı ve İGDAŞ Bölge Regülatörlerinin konumu IX VIII VII VI V

3 İGDAŞ DOĞALGAZ DAĞITIM ŞEBEKESİ DEPREM RİSK AZALTIM SİSTEMİ PROJE BİLEŞENLERİ Deprem Erken Uyarı Sistemi Kuvvetli Yer Hareketi Kayıt ve Kumanda Sistemi Bina ve Doğalgaz Hasar Haritalama Sistemi Proje Bileşenleri Hasar Bilgisinin Acil Müdahale Ekipleri ile Paylaşılması

4 KRDAE, İstanbul Deprem Erken Uyarı Sistemi ON LAND SEA BOTTOM

5 KAYNAKTAN EVE DOĞALGAZ 780 District Regulator

6 Bölge Regülatörlerine Kurulan Kuvvetli Yer Hareketi Cihazı Kurulan Kuvvetli Yer Hareketi İstasyonlarının iki ana işlevi vardır: 1. Gerçek zamanlı olarak Yer hareketini algılamak ve ilgili yer hareketi parametrelerini hesaplamak. 2. Yer hareketi parametrelerinin önceden belirlenmiş eşik seviyelerini geçmesi durumunda bağlı olduğu bölge regülatöründe gaz akışını kesmek.

7 REAL-TIME SHAKING PRAMETERS CALCULATED BY THE INSTRUMENT 1. PGA Peak Ground Acceleration: PGA(t) = max t a(t) 2. PGV Peak Ground Velocity: PGV(t) = max t t ò s=0 a(s) ds 3. I a (t) - Arias intensity for ground accelerations a(t): I a (t) = p 2g t ò 0 [ a(s) ] 2 ds; g = 981 cm/ s 2 (gravitational acceleration) 4. SI(t) Housner s Spectrum Intensity: 2.5s SI (t) = ò SV(t,T) dt T=0.1s SV(t) is Spectral Velocity at time t of the earthquake, which is the maksimum relative velocity of a 20% damped SDOF (Single-Degree- Of-Freedom) oscillator for a range natural periods between T=0.1sec to 2.5 sec.

8 5. CAV(t) - Cumulative absolute velocity: CAV(t) = t ò 0 a(s) ds 6. CAV5(t) - Cumulative absolute velocity calculated for absolute accelerations over 5 cm/sec 2 threshold: CAV5(t) = n å i =1 t i ò t i -1sec p a(s) ds and p = 0 for a(s) < 5cm/sec 2 ; p =1 for a(s) ³ 5cm/sec 2 7. SD(t), PSV(t), PSA(t) - Time-varying Spectral Displacement, Pseudo- Spectral Acceleration, and Pseudo-Spectral Velocity: SD(t) is the maksimum relative displacement of a 5% damped SDOF (Single- Degree-Of-Freedom) oscillator. PSV(t), PSA(t) are calculated as: PSV(t) = 2p SD(t) and T PSA(t) = æ ç 2p è T 2 ö SD(t) ø

9 Gerçek Zamanlı Doğalgaz Şebekesi ve Bina Hasar Tahmin Algoritması: Deprem Tehlikesi Senaryo Deprem Analizi Yer Hareketi Modeli Gerçek Zamanlı Deprem Analizi Deprem Bilgisi (Büyüklük, Yer) Envanter Bina ve Altyapı Envanteri Hasar Tahmini Yer Deformasyonuna bağlı Altyapı Hasarı Spektral Deplasmana bağlı Bina Hasarı Servis Kutusu Hasarı Yer Deformasyonuna bağlı Altyapı Hasarı Spektral Deplasmana bağlı Bina Hasarı Servis Kutusu Hasarı

10 BORU HATTI HASAR RİSK ANALİZİ Boru Hattı hasar bilgisine bağlı olarak geliştirilen Hasar Görebilirlik Eğrilerinin kullanılması, Boru hattı ve çevresindeki zemin modellenerek yer hareketi altındaki davranışı analiz edilmiştir. Sonlu Elemanlar ve Sonlu Farklar Analiz yöntemleri kullanılmıştır. K A Z X Y K Y K H

11 Force (kn/m) YÖNTEM Recommended Practices For Earthquake Resistant Design of Gas Pipelines (Japan Gas Association) Zemin boru hattı etkileşim modeli Gerçek Durum Transversal Soil Spring Force - Deformation Relationship Deformation (m)

12 Hayır BORU HATTI HASAR RİSK ANALİZ ALGORİTMASI YER DEFORMASYON ANALİZİ Zemin Tabakalarının Doğal Titreşim Periyodu T = 4 H V s Zemin Yüzeyinde Deplasman; U h = 2 π 2 T S v T cos πz 2H V s30 verisi Gerçek Zamanlı Spektral İvme Değerleri 0.2s ve 1 s. Hücre Bazlı Veri Girişi Boru Hattı için Deformasyon Dönüşüm Katsayısı; 1 α = 1 + 2π 2 = q α 0 λ 1 L Boru hattı deformasyonu ε p = α ε G α ε G < ε y ε p = ε G α ε G ε y Dirsek ve T- Elemanlar için Deplasman Dönüşüm Katsayısı α = q 0 α 0 Boru ve Yer arasındaki rölatif deplasman = 1 α U h Dirsek ve T- elemanlar için deformasyon ε B,T = β B,T β B,T 1.27ε y ε B,T = β B,T β B,T > 1.27ε y Homojen Zeminde Yer Deformasyonu; ε G1 = 2π U h L Yer Hareketi Dalga boyu, L V = T Homojen Olmayan Zemin Profili Olması Durumunda Boru hattı, dirsek ve T- elemanlar için hasar haritalaması Limit Deformasyon Değerleri Yer Deformasyonunun Hesaplanması; ε G2 = Evet ε 2 2 G1 + ε G3 ε G = ε G2 ε G = ε G1 BORU HATTI ELEMANLARI İÇİN HASAR RİSK ANALİZİ

13 Boru Hattı Elemanları için Analiz Sonuçları Model Valve Chamber model Isolation Joint Model Diameter of pipe (inch) 0.25 g 0.45 g 0.60 g 0.80 g 1.20 g 8 Safe Unsafe Unsafe Unsafe Unsafe 24 Safe Unsafe Unsafe Unsafe Unsafe 6 Safe Safe Unsafe Unsafe Unsafe 8 Safe Safe Safe Unsafe Unsafe Safe Unsafe Safe Safe Safe Safe Safe Safe 30 Safe Safe Safe Safe Safe Permanent z-directional displacement contours and displacement vectors on the steel pipe of isolation joint model-30 inch and 0.80 g ground acceleration. FLAC3D 3.00 Step Model Perspective 15:32:04 Thu Dec Center: X: e-002 Y: 4.747e+000 Z: 3.638e-001 Rotation: X: Y: Z: Dist: 5.277e+001 Mag.: 5.96 Ang.: Surface Magfac = 0.000e+000 Exaggerated Grid Distortion Block Group None sand&fine SEL Geometry Magfac = 1.000e+000 SEL Z-Displ Magfac = 1.000e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e e-001 to e-001 Itasca Consulting Group, Inc. Minneapolis, MN USA

14 Boru Hattı Dirsek Elemanları için Hasar Risk Analiz Haritalaması

15 Boru Hattı T- Elemanları için Hasar Risk Analiz Haritalaması

16 Real Time SHUT-OFF REGIONAL REGULATORS Implementation Calculated Data GPRS - Raw Data Transfer GPRS Raw Data Transfer İGDAŞ Scada & Control Center Calculated Data KOERI İGDAŞ Stations (110) GPRS Early Warning 5-10 sec. before KOERI Stations (110 ) Raw Data 5 Stations İGDAŞ Rapid Response Units (32) Preperation of Damage Maps in secs.

17 25 Haziran 2016, Mw4.2 Marmara Denizi Depremi Pik Yer İvmesi Dağılım Haritası

18 SONUÇLAR Slide 1 title İstanbul Doğalgaz Dağıtım Şebekesi için Deprem Erken Uyarı ve Deprem Acil Müdahale Sistemleri ile bütünleştirilmiş bir Deprem Risk Azaltım Sistemi geliştirilmiştir. Gerçek zamanlı yer hareketi verisi kullanılarak boru hattı hasar yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem boru hattı deformasyonunu yer deformasyonuna bağlı olarak hesaplamaktadır. Hasar tahmininde gerçek-zamanlı ivme verisi, zemin sınıflama bilgisi, doğalgaz boru hattı şebeke envanteri, yer hareketi parametreleri verileri kullanılmaktadır. Geliştirilen yöntem ve sistem gerçek zamanlı bina ve şebeke hasar bilgisini sağlamaktadır.

19 TEŞEKKÜRLER