GEMİ İNŞAATINDA TEKNE KİRİŞİ ÜZERİNDE SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN UYGULANMASI, KABULLER VE ÖRNEK BİR TANKER UYGULAMASI.



Benzer belgeler
GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARI ELEMANLARI Hafta 1

GEMİ EĞİLME MOMENTİ ve KESME KUVVETİ KESİT ZORLARININ BUREAU VERITAS KURALLARI ve NÜMERİK YÖNTEM ile ANALİZİ

GEMİLERİN MUKAVEMETİ. Dersi veren: Mustafa İNSEL Şebnem HELVACIOĞLU. Ekim 2010

İTİCİLER, İTİCİ/DUBA ÜNİTELERİ PUSHER, PUSHER/BARGE UNITS

GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARI ELEMANLARI Hafta 1

GEMİ ÇELİK TEKNE AĞIRLIK DAĞILIMININ MODELLENMESİNDE BİR YAKLAŞIM: HACİMSEL ORANLAR YAKLAŞIMI

Çok Katlı Perdeli ve Tünel Kalıp Binaların Modellenmesi ve Tasarımı

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

GEMİLERİN MUKAVEMETİ YAPISAL BÜTÜNLÜĞÜ


ANTALYA CİVARINDA ÇALIŞACAK ÇOK NOKTALI TANKER BAĞLAMA VE YÜK BOŞALTMA SİSTEMLERİNİN ANALİZİ ÖZET

Şekil 8.1 Çekme deneyi

Gemi Geometrisi. Prof. Dr. Tamer YILMAZ. GEMİ MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ 2009, Tamer Yılmaz

TÜRK BAYRAKLI GEMİLERİN PSC DENETİMLERİNDE 2012 YILI ANALİZLERİ

KİRİŞLERDE VE İNCE CİDARLI ELEMANLARDA KAYMA GERİLMELERİ

GEMİLERİN BÜNYESEL ELEMANLARI

İNM 415 GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİNDE SAYISAL ÇÖZÜMLEMELER

REZA SHIRZAD REZAEI 1

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

Nautilus kalıpları, yerinde döküm yapılarak, hafifletilmiş betonarme plak döşeme oluşturmak için geliştirilmiş kör kalıp sistemidir.

Tekne kaplama,posta,güverte ve diğer elemanlar. Gemi Đnşaa ve Deniz Müh.

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

BORU DÖŞEME GEMİLERİ. Cilt C. Kısım 16 - Boru Döşeme Gemileri

Kirişsiz Döşemelerin Uygulamada Tasarım ve Detaylandırılması

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

28. Sürekli kiriş örnek çözümleri

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BAÜ MÜH.MİM. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK KAFES SİSTEM TASARIMI DERS NOTLARI

Temeller. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

Gerçekte yükler yayılı olup, tekil yük problemlerin çözümünü kolaylaştıran bir idealleştirmedir.

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ ÖRNEKLER. 05-5a. M. Güven KUTAY. 05-5a-ornekler.doc

Klas girişi Mevcut gemiler için

Çok Katlı Yapılarda Perdeler ve Perdeye Saplanan Kirişler

MAKİNA ELEMANLAR I MAK Bütün Gruplar ÖDEV 2

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

Nanogemi Mühendislik FEA Uzmanlık Danışmanlık Desteği

IMO STABİLİTE KURALLARI STABİLİTE BUKLETİ VE IMO KURALLARI IMO STABİLİTE KURALLARI STABİLİTE KİTAPÇIĞI 11/14/2012

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

GEMİ VE AÇIKDENİZ YAPILARI ELEMANLARI Hafta 2

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

SAP2000 de önceden saptanan momentler doğrultusunda betonarme plak donatısı hesapları şu makale doğrultusunda yapılmaktadır:

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MAKİNE ELEMANLARI 1 GENEL ÇALIŞMA SORULARI 1) Verilen kuvvet değerlerini yükleme türlerini yazınız.

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

ÇELİK YAPILAR EKSENEL BASINÇ KUVVETİ ETKİSİ. Hazırlayan: Yard.Doç.Dr.Kıvanç TAŞKIN

ENLEME BAĞLANTILARININ DÜZENLENMESİ

idecad ile Cephe İş İskeleleri Modelleme ve Tasarımı Ç e l i k y a p ı l a r i ç i n e n t e g r e y a z ı l ı m ç ö z ü m ü

KABLO DÖŞEME GEMİLERİ CABLE LAYING VESSELS

Probina Orion Modelleme Teknikleri

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

Bileşik kirişlerde kesme akımının belirlenmesi İnce cidarlı kirişlerde kesme akımının belirlenmesi

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI MEGEP (MESLEKİ EĞİTİM VE ÖĞRETİM SİSTEMİNİN GÜÇLENDİRİLMESİ PROJESİ) DENİZ ARAÇLARI YAPIMI TÜLANİ ÖN İMALATI

Birleşimler. Birleşim Özellikleri. Birleşim Hesapları. Birleşim Raporları

ÇATI KONSTRÜKSİYONLARINDA GAZBETON UYGULAMALARI Doç.Dr.Oğuz Cem Çelik İTÜ Mimarlık Fakültesi Yapı Statiği ve Betonarme Birimi

STATIK VE MUKAVEMET 4. Ağırlık Merkezi. Yrd. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

GEMİ KURTARMADA BOYUNA MUKAVEMET HESABININ ÖNEMİ ve MODELLEMEDE KARŞILAŞILAN ZORLUKLAR

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

SAFE v7. Yazýlýmýn bir aylýk tam sürümlü CD-ROM unu ücretsiz isteyebilirsiniz.

CE498 PROJE DERS NOTU

YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

Yapısal Analiz Programı SAP2000 Bilgi Aktarımı ve Kullanımı. Doç.Dr. Bilge Doran

SÜLEYMAN DEMİ REL ÜNİ VERSİ TESİ MÜHENDİ SLİ K-Mİ MARLIK FAKÜLTESİ MAKİ NA MÜHENDİ SLİĞİ BÖLÜMÜ MEKANİK LABORATUARI DENEY RAPORU

Yapı Elemanlarının Davranışı

kılavuz rayı konsolları ve tırnakları hakkında sınırlı sayıda yayınlanmış çalışma bulunmaktadır.

DOKUZ KATLI TÜNEL KALIP BİNA SONLU ELEMAN MODELİNİN ZORLAMALI TİTREŞİM TEST VERİLERİ İLE GÜNCELLENMESİ

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

ABS PV Endüstriyel Valf Sanayi ve Ticaret A.Ş.

DEPREME DAYANIKLI YAPI TASARIMI

Birleşimler. Birleşim Özellikleri. Birleşim Hesapları. Birleşim Raporları

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

İ.T.Ü. GEMİ İNŞAATI VE DENİZ BİLİMLERİ FAKÜLTESİ GEMİ VE DENİZ TEKNOLOJİSİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GEMİ VE DENİZ YAPILARI PROJE I

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

ULUSLARARASI YÜKLEME SINIRI SÖZLEŞMESİ (INTERNATIONAL CONFERENCE ON LOAD LINES, 1966)

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

MHN 113 Mühendislik Çizimi 2

Çelik malzemeyle İnşa Edilmiş Bir Balıkçı Gemisi Serisinin Türk Loydu Kurallarıyla Boyutlandırılmış Ortakesit Elemanlarının Yapısal Analizi

Yapma Enkesitli Çift I Elemandan Oluşan Çok Parçalı Kirişlerin Yanal Burulmalı Burkulması Üzerine Analitik Bir Çalışma

DÖKME YÜK GEMİLERİNİN YAPISININ KONTROLÜ İÇİN KILAVUZ. 2 Üye Hükümetlerden ekteki Kılavuzu tüm ilgili taraflara bildirmeleri istenmektedir.

MUKAVEMET Öğr. Gör. Fatih KURTULUŞ

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

33. Üçgen levha-düzlem gerilme örnek çözümleri

Kesit Tesirleri Tekil Kuvvetler

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

MİLLER ve AKSLAR SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-I DERS NOTU

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

R d N 1 N 2 N 3 N 4 /2 /2

ÇELİK UZAY ÇATI SİSTEMLİ HAL YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Armağan KORKMAZ *, Zeki AY **

Transkript:

TİMAK-Tasarım İmalat Analiz Kongresi 26-28 Nisan 2006 - BALIKESİR GEMİ İNŞAATINDA TEKNE KİRİŞİ ÜZERİNDE SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİNİN UYGULANMASI, KABULLER VE ÖRNEK BİR TANKER UYGULAMASI Yalçın ÜNSAN 1 1 İstanbul Teknik Üniversitesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü-İSTANBUL E-Posta: unsany@itu.edu.tr Özet Bu çalışmada; büyük boyutlu mühendislik yapılarında sonlu elemanlar yönteminin gerilme problemi açısından bir yaklaşım gerektirdiği ortaya konulmaya çalışılmıştır. Gemiler boyları 400 m. ye yaklaşması sebebiyle çelik yapılar açısından dünyanın en büyük mühendislik yapıları arasındadır. Bu yapıların detay dizaynı yapılmadan önce aşağıda anlatıldığı üzere bir ön dizayn çalışmasından geçmesi gerekmektedir. Çalışma sonucunda elde edilen benzerlik ve farklılıklardan bir kaçı aşağıdaki şekilde özetlenebilir: Genel olarak model boyutu ve eleman yapısında DNV ve LR de benzerlikler gözlemlenmiş, ABS ve NK nın da daha farklı yaklaşımlarda bulunduğu görülmüştür. ABS, DNV ve LR gerek kullandıkları destek elemanları, gerek uyguladıkları harici kuvvet/moment değer ve kuvvetlerin/momentin uygulama noktaları olarak farklılıklar göstermektedir. LR tarafsız eksen üzerinde yükleme yaptırırken, DNV momentleri kuvvet çiftleri şeklinde tanımlayarak ana elemanların kesişme hatları üzerine uygulanmasını istemektedir. ABS destek elemanı olarak sadece yay elemanlar kullanmaktadır. Yükleme koşulları, klas kuruluşları arasında uygulanılan yük, bulunulan su çekimi, test edilen mukavemet bölgesi açısından farklılıklar göstermektedir. Bu tespitlerin sonuçları örnek bir sonlu elemanlar modeli üzerinde incelenip sonuçlar irdelenmiştir. Anahtar Terimler : Gemi, Sonlu Elemanlar Analizi, Yapı Abstract In this study, an attempt has been made towards the necessity of an approach in stress problem of finite element method of large structures. Ships are of one class of the largest steel structures of the world with their lengths approaching 400 m. A preliminary design study needs to be conducted as outlined below before the detailed design procedure. Some of the similarities and differences obtained in the study can be summarized as follows: In general, similarities are recorded between DNV and LR in model length and element structure, whereas ABS and NK have different assumptions. ABS, DNV and LR differ in terms of the support elements used, the values of the external force/moment applied and the application points of these forces/moments. LR applies load on neutral axis whereas DNV applies to the intersection lines of main structural elements by defining moments with pairs of forces. ABS prefers spring elements as support elements. Also boundary condition varies in terms of applied load, experienced draught, the tested strength area. The results of the above-mentioned analysis have been discussed on a sample finite element model. Keywords: Ship, Finite Element Method, Structure 578

1. GİRİŞ Klas kuruluşları gemi personelinin, taşınan malın, geminin, çevre ve üçüncü şahısların güvenliğini sağlamak amacıyla gemilerle ilgili kurallar oluşturan denetim kurumlarıdır. Her klas kuruluşu kendi kurallarını içeren bir kural kitabına sahiptir. Klas kuruluşu denetimini yaptığı gemiye, eğer sonuç olumlu ise kendi klas sınıfını vermektedir. Klaslama süreci gemi projelerinin onaylanması ile başlayıp, inşaat safhasında, çelik konstrüksiyon, makine ve elektrik teçhizatının kontrol edilip, teslim alınmasıyla sonuçlanıp, geminin ömrü boyunca düzenli denetimlerle sürdürülmektedir. Sonlu elemanlar ile hesap, klas kuruluşlarının kural kitaplarında standardize edilmemiş olan durumlar (ambar kapağı, kreyn takviyeleri vb.) ve özellikle gemi genel mukavemet kontrolü için kullanılmaktadır. Bu bildiride tanker gemi tipi için bu hesap yöntemi incelenmiştir. Ele alınacak tankerler, sıvı yükleri taşıyabilmeleri için dizayn edilmiş gemi tipleridir. Temelde ham petrol veya işlenmiş ürün (zeytinyağı, parafin, benzin vb.) olmak üzere farklı kargo çeşitlerini taşımak için tasarlanır ve kullanılırlar. Klas kuruluşları tankerleri yapısal farklılıklarına göre üç tipe ayırmakta ve incelemektedirler. Tip A İki adet boyuna perdesi bulunan tankerler bu grubu oluşturmaktadır. VLCC ve servis tankerleri (çapraz bağlantılı) örnek olarak verilebilir. Boyuna Perdeler Tip B Şekil 1. Tanker Tip A En Kesiti. Merkezde bir adet boyuna perdesi bulunan tankerler bu grubu oluşturmaktadır. Suezmax, aframax ve servis tankerleri örnek olarak verilebilir. Tanker Tip B en kesiti Şekil 2. de sunulmuştur. Boyuna Perde Tip C Şekil 2. Tanker Tip B En Kesiti. 579

Boyuna perdesi bulunmayan tankerler bu grubu oluşturmaktadır. Diğer tanker tiplerine oranla daha küçük ebattaki tankerlerdir. Tanker Tip B en kesiti Şekil 3 de sunulmuştur. Şekil 3. Tanker Tip C En Kesiti. Klas Kuruluşları, yukarıda tanımlanan üç tanker tipini Sonlu Elemanlar Yöntemi ile modellerken, model boyutundan, eleman sayısı, sınır şartları ve yükleme koşullarına kadar değişik kabul ve varsayımlar kullanmaktadır. 2. TANKERLERDE SONLU ELEMANLAR MODELİ ÖZELLİKLERİ Bu bölümde farklı klas kuruluşlarının tankerler için kurulacak genel (Global) sonlu elemanlar modeli için kurallar üzerinde durulacaktır. Bu kuruluşlar; Amerikan Loydu ABS (American Bureau of Shipping) [1-5], Japon Loydu-NK (Nippon Kaiji Kyokai)[6,7], Norveç Loydu DNV (Det Norske Veritas) [8,9], İngiliz Loydu LR (Lloyd s Register) [10,11] dir. 2.1. Model Boyutu DNV ve LR, merkez tank gemi boyunun 0.4L ortasında olmak üzere, iki yanında yarımşar tank boyu mesafeyle birlikte toplam iki tank boyu (½+1+½) modelleme yapılmasını istemektedir (Şekil 4). [7,9,11] Şekil 4. DNV ve LR Tanker 3-D Modeli. NK ortada enine tank perdesi olmak üzere iki yanında yarımşar tank boyu mesafe, yani toplam bir tank boyu (½+½) modellemeyi yeterli bulmaktadır. ABS model boyutunu üç tank boyu (1+1+1) olarak belirlemiştir (Şekil 5). 580

Klas Kuruluşları asimetrik yükleme koşullarını göz önüne alarak geminin iskele sancak yani tam genişliğinde modellenmesini önermektedir. Fakat zaman kısıtı ve maliyet artışı göz önüne alındığında, yapısal simetri olan durumlarda, gemi yarı genişliği kadar modellenmektedir. Eğer modelin baş ve kıç tarafında yapısal farklılık başlıyorsa model boyutu uzatılmalıdır. Şekil 5. ABS Tanker 3-D Modeli 2.2. Model Geometrisi ve Eleman Yapısı Model geometrisi, istenen sonuçların hassasiyetine göre detaylandırılmaktadır. İstenen sonuçların alınması için o bölgelerde eleman boyutunun daha küçük olması gerekmektedir. Klas Kuruluşlarının sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan model çalışmalarında, yapı bütün ayrıntıları ile modellenip, ağ örgüsü sık ve hassas sonuç verecek nokta sayısı ile ayarlanabileceği gibi, başta bir ön fikir vermesi için (kargo tank analizinde kullanılan yöntem budur) sadece ana elemanların modellenip kaba bir ağ örgüsüyle inceleme yapılabilmektedir. Geometri istenen sonuçların yeterliliğine göre değiştirilebilir. Ancak Klas kuruluşları gemiyi ana hatlarıyla modelleyip kaba bir eleman yapısıyla gerilme analizini tercih etmektedirler. Bu tercih gereksiz yerlerin detaylı modellenmesini önleyip, zaman ve işgücü tasarrufu sağladığı gibi konstrüksüyon bakımından kritik olan veya genel analizde anormal sonuç veren bölgeleri lokal olarak modelleyip değerlendirmesini beraberinde getirebilmektedir. Kaba bir ağ yapısı oluşturularak yapılan bir tanker kargo tank analizinde aşağıdaki gemi elemanları mutlaka bulunmalıdır [9]. Enine ve boyuna perdeler, Derin postalar, Ana ve ara güverteler, İç dip kaplama ve üzerindeki boyuna elemanlar, Dış kaplama ve üzerindeki boyuna elemanlar, Çalkantı perdesi. Yukarıdaki elemanlar birebir detaylı olarak modellenebildiği gibi, yapılan bazı kabullerle model yapımında kolaylık sağlanabilmektedir; 581

2.3. Basit Genel Sonlu Elemanlar Modeli Kurabilmek İçin Yapılabilecek Kabuller Üzerinde boru ve/veya insan geçişi amacıyla delik açılan döşeklerin ve tulanilerin model yapılırken delik ihmal edilip model dolu tasarlanıp sacın kalınlığı(1) azaltılabilmektedir (Şekil 6). Şekil 6. Görder Ortalama Kalınlığı. t ( h h ) /( h * r ) * t mean = (1) co t w : Görder kalınlığı r co : 1 + (I 2 co)/(2.6*(h-h co ) 2 ) l co : Delik boyu h co : Delik yüksekliği h: Görder yüksekliği co w Stifner ler uç detaylarına göre etkin alanları ile modellenebildikleri gibi, üzerinde bulundukları panelin kalınlığı arttırılarak da modelde temsil edilebilirler. Tablo 1 de Klas Kuruluşları nın stifner modellerken kullandıkları etkin alanlar gösterilmektedir. Tablo 1. Stifner Etkin Alanı [1,9,11] Etkin Alan Klas Kuruluşu Uç Detayı DNV LR ABS İki ucu detaylı %30 GA* %25 GA %30 GA Bir ucu bağlı, bir ucu detaylı %70 GA %75 GA %65 GA İki ucu bağlı %100 GA %100 GA %100 GA * GA: Gerçek alan Braket alın lamaları da stifner ler gibi etkin alanları hesaplanarak modellenmektedirler. Modelin performansı kullanılan elemanların tipine, şekline, en/boy oranına ve ağ yapısına doğrudan bağlıdır. Ağ boyutu, uygun katılık, tankın yük dağılımı, dış kaplama ve yüzey elemanları üzerindeki deniz basıncı göz önüne alınarak seçilmelidir. İyi bir ağ örgüsü en fazla 15t*15t ya da 200mm*200mm boyutundaki elemanlardan oluşturulmalıdır. Eleman boyutu t*t den daha küçük olmamalıdır. t Elemanın kalınlığıdır. Kargo tank analizinde 4 noktalı kabuk elemanlar ile 2 noktalı kiriş ya da çubuk elemanları kullanılmaktadır. Üçgen plak elemanları sınırlı bir alanda sadece kötü ağ yapısından kaçınmak 582

amacıyla kullanılmalıdır. Özellikle, yüksek gerilimin olduğu yerlerde (ondüle perdelerin, iç dip, iç cidar ve desteklerle olan bağlantılarında, yapısal devamsızlıkların ve kırıklıkların bulunduğu yerlerde, deliklerin etrafında) kullanmak sonuçların anlamlı olmasını engellemektedir. Kritik alanlarda dörtgen elemanlar kullanılmalıdır. Aşağıdaki eleman yapısını kullanmak yeterli sonuçların alınması için pratiklik sağlayabilmektedir. [11] S: Boyuna stifner aralığı Görder yüksekliği üzerinde en az 3 eleman bulunmalıdır. Ağ yapısı geminin boyuna stifner sistemiyle üst üste çakışacak şekilde alınabilir. (Şekil 7) Tülaniler arası 1 eleman olması, tülanilerden arzanilere doğru yük transferini sağlayabilmektedir. (Şekil 7) Şekil 7. Tipik Derin Posta Ağ Yapısı. Arzaniler arası en az 2 eleman kullanılmalıdır. Yatay stringer lerin ve arzani postaların üzerindeki bağlantı braketlerinin gerilim dağılımını daha hassas görebilmek için ağ yapısı daha da detaylandırılabilir (Şekil 8). Büyük braketlerin gerilimi incelenirken stifner aralığı ölçüsündeki eleman boyutu yeterlidir. Ancak bu sadece braketin serbest kenarlarının ortasındaki gerilmeyi tespit için kullanılabilmektedir (Şekil 9). Kenar uçlarındaki gerilme analizi daha küçük ebattaki elemanlar kullanılarak yapılmalıdır. 583

Şekil 8. Tipik Yatay Düzlem Ağ Yapısı. Şekil 9. Tipik Braket Ağ Örgüsü. ABS klas kuruluşu modellemede yukarıda anlatılan DNV nin yaklaşımına ek olarak aşağıdaki konulara dikkat çekmektedir. [2] Geçiş açıklıkları ve braketler gibi yüksek gerilme altındaki bölgelerde eleman boyutunu 1/5 1/10 boyuna stifner aralığı olarak kullanmak iyi sonuç vermektedir. Kaba bir ağ yapısından, boyutu daha küçük elemanlara geçiş ya da aksi düzgün ve yumuşak bir ağ örgüsü ile olmalıdır. Bu gibi geçiş noktalarında üçgen elemanlar kullanılabilir. Yüksek gerilmeli bölgelerden uzaktaki alanlarda bir deliği silerek, bulunduğu paneli inceltmek veya üzerindeki elemanları silmek her zaman kabul edilebilir hata sınırları içinde sonuçlar vermeyebilmektedir. Bu yorumları ancak konusunda uzman kişiler doğru olarak yapabilir. Aşağıdaki şekilde (Şekil 10) ABS ye göre kabul edilebilir olan bir braket ağ yapısı görülmektedir. Braketin ayaklarının ucunda çubuk eleman kullanılması önerilmektedir. Eğer bulunan gerilme değeri limite yakınsa daha iyi bir eleman yapısı ile incelemek gerekmektedir. Hot Spot gerilme, eleman bağlantılarında yapılan kaynağa bağlı olmaksızın, tamamen yapıdaki bir detay nedeniyle oluşan sıradışı bir gerilmedir. Yapıdaki ani şekil değişiminden veya süreksizliklerden kaynaklanabilmektedir. Hot spot noktaları tespit etmek için ağ örgüsü boyuna stifner aralığının 1/10 undan daha küçük, sac kalınlığından daha büyük olmalıdır. Eleman çizgisi Gerçek lama şekli Çubuk alanı Şekil 10. ABS Braket Ucu Eleman Yapısı. Ondüle perdeler modelin içinde yer almalıdır. Ondüle perdeden destek saclarına doğru bir eleman yerleşimi yapmak zor olabileceğinden destek saclarından ondüle perdeye doğru yapılan eleman yerleşimi hem pratiklik sağlaması açısından hem de ondüle perdenin doğru geometrik şekilde olması nedeniyle tercih edilmelidir. Destek sacları ve üzerinde bulunan düşey stifnerler modelde temsil edilmelidir. Ondüle perdelerde gemi boy yönünde iki veya dört noktalı eleman kullanılması ondüleyle aynı hatta destek braketleri varsa uygun bir model oluşturmaktadır. Bu braketlerin modellenmesi normalde, ondüleden desteğe olan yük iletimini önemli derecede etkilememekle birlikte sonlu elemanların komşu elemanlara kuvvet transferine olan gerçekçi olmayan mehili sebebiyle gerçekçi sonuçlar alınmasını engellemektedir. Boyuna elemanlar ve diğer devamlı stifnerler modelde bulunmalı ve iki noktalı kiriş elemanlarla modellenmelidir. Destek içindeki stifnerler kiriş ya da plak veya membrane elemanlarla detaylı olarak modellenmelidir. ABS eleman yapısının boyuna olarak enine perde civarlarında üç ya da daha fazla, boy (en oranı 1 olan elemanla; enine perdeden uzak yerlerde ise boy) en oranı 3 den fazla olmamak 584

kaydıyla, en az 2 elemanla tanımlanmasını önermektedir. En boy oranı 1 olmak kaydıyla, diğer yönlerde (iç dip döşekleri, tülanileri ve diğer elemanlar) 3 ya da daha fazla eleman kullanılmalıdır. (Tablo 2) Tablo 2. ABS Model için Uygun Eleman Sayısı [2] Yapısal Elemanlar Y ve Z Doğrultusu X Doğrultusu Su Geçmez Elemanlar Dış Kaplama İç Cidar ws/2 den ws/4 e kadar Enine perdeler civarında ws/4 Dip Kaplama İç Dip Ana Güverte Boyuna Perdeler 1xs Enine Perde 1xs - Su Geçer Elemanlar Derin ve Adi Postalar - 1xs Çalkantı Perdesi Stringerler Dip Tülanileri Çapraz Güverte s: Boyuna stifner aralığı ws: Derin posta aralığı 1xs ws/2 den ws/4 e kadar Enine perdeler civarında ws/4 Stifnerler için çubuk ve kiriş eleman, saclar için membrane kullanılmalıdır. Yapının modeli net sac kalınlıkları üzerinden olmalıdır. Yani, korozyon payı sac kalınlıklarından düşürülmelidir. Aşağıda ABS in eleman korozyon paylarına ilişkin şekil görünmektedir (Şekil 11). Şekil 11. Yapısal Eleman Korozyon Payları. [5] 585

2.4. Sınır Koşulları ABS, Statik denge konumunda modele iki uçta kesme kuvveti, eğilme ve burulma momenti etkilenmesini istemektedir. Sonlu elemanlar modeli statik dengede olabilmek için desteğe ihtiyaç duyar. Bu destekler, dikey kuvvetin, yatay kuvvetin ve eğilme momentlerinin yapı üzerindeki dağılımını minimum seviyede etkilemelidir. Diğer etkilerin gemi üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Kuvvet ve momentler yapıda her zaman tamamen dengede değildir. Bu sebeple özel sınır destek elemanları kullanılmalıdır. Düşey ve yatay yönlerde çubuk elemanı bu amaçla kullanılabilir. Bu destek elemanları bir ucundan modele bağlanarak, diğer ucundan tüm yönlerden mesnetlenmelidir. Bu çubuk elemanlar mukavemet modeli olarak bir yaydır (dikey ve yatay yönde) ve herhangi bir dengelenmemiş kuvveti kendi üzerinde soğurarak, sistemi statik olarak dengeye getirmektedir. Destek çubuk elemanının kesit alanı aşağıdaki gibidir (2): A ( 1/(1+ v)) A * l / l = 0.77( A * l) / l = (2) A: Destek çubuk elemanının kesit alanı s t A s : Elemanın kesme alanı (Örneğin, dış kaplamanın ya da boyuna perdenin en kesiti) v: Poisson oranı l t : Kargo tank uzunluğu l: Destek çubuk elemanı uzunluğu s Sonuçta hesaplanan A kesit alanı toplam çubuk elemanlarının kesit alanıdır. Her bir çubuk elemanının kesit alanını bulmak için A, çubuk eleman sayısına bölünür. Düşey ve yatay desteklere ek olarak tarafsız eksen üzerinde boyuna perde ile stringerlerin kesiştiği iki nokta da gemi boy doğrultusunda mesnetlenmelidir. [2] Aşağıda ABS ye göre sınır koşulları uygulanmış tanker tipleri görülmektedir (Şekil 12). t Şekil 12. ABS Klas Kuruluşunun Tanker İçin Sınır Koşulları [2] DNV, Simetri sınır koşulları modelin sonlarında ve merkez hat boyunca kullanılabilmektedir. Model düşey doğrultuda, etkitilen kuvvetler veya yay elemanları ile desteklenmektedir. Düşey yönde kullanılan yay elemanları enine ve boyuna perdelerin kesişim hattında yer almaktadır. Yay sabiti olan K aşağıda gösterildiği gibi tanımlanmaktadır. K = * A * E /(7.8* l ) (3) i 8 si t A si : i ninci elemanın kesme alanı l t : Kargo tank uzunluğu i: Dış kaplama, iç cidar veya boyuna perde E: Elastisite modülü Yay elemanına alternatif olarak enine ve boyuna perdelerin kesişim hatları boyunca düşey kuvvetler uygulanabilmektedir. Bu düşey kuvvetlerin dağılımı klas kurallarına göre veya kayma akım hesabına göre yapılabilmektedir. 586

3. SONUÇ Genel olarak model boyutu ve eleman yapısında DNV ve LR de benzerlikler gözlemlenmiş, ABS ve NK nın da daha farklı yaklaşımlarda bulunduğu görülmüştür. ABS, DNV ve LR gerek kullandıkları destek elemanları, gerek uyguladıkları harici kuvvet/moment değer ve kuvvetlerin/momentin uygulama noktaları olarak farklılıklar göstermektedir. LR tarafsız eksen üzerinde yükleme yaparken, DNV momentleri kuvvet çiftleri şeklinde tanımlayarak ana elemanların kesişme hatları üzerine etkimektedir. ABS destek elemanı olarak sadece yay elemanlar kullanmaktadır. Yükleme koşulları, klas kuruluşları arasında uygulanılan yük, bulunulan su çekimi, test edilen mukavemet bölgesi açısından farklılıklar göstermektedir. İngiliz ve Norveç loydlarının sınır koşulları tanker için ANSYS paket programı vasıtasıyla oluşturulan model kullanılarak incelenmiştir. Öncelikle tam ölçekli analiz için bir model oluşturulmuş, model baz alınarak oluşturulan ve yukarıda anlatılan yöntemlerle bölgesel modeller oluşturulmuş ve klas kuruluşlarının belirtmiş olduğu sınır şartları uygulanmıştır. LR ve DNV nin sınır şartlarına uygun kesme kuvveti ve eğilme momenti etki ettirilerek yapılan hesabın sonucunda elde edilen sonuçlar beklendiği şekilde global analizle ve lokal modellerde benzer çıkmıştır. Yapısal analiz, bir adet orijinal boyutlu model ve bu modelden elde edilecek sonuçların karşılaştırılacağı dört adet lokal modelden oluşmaktadır. Tam ölçekli modelin boyutları 100mx15mx10m olup merkez hatta boyuna bir perde, ana güverte, borda ve dış kaplama saclarından oluşmaktadır [12]. Model beş kargo tankı boyunda olup, iskele sancak olmak üzere on tank içermektedir. Şekil 13 de sonuçlar görsel olarak sunulmuştur. Yapılan global analizde maksimum von misses bileşik gerilme değeri 92.3 N/mm 2 ve maksimum deformasyon 0.453 m. olarak bulunmuştur. Daha sonra yapılan lokal analizlerde uygulanan değişik sınır şartları ve yöntemler gereği etkittirilen kesme kuvveti ve eğilme momenti değerleri için von misses bileşik gerilme değerleri global analize benzer elde edilmiştir. LR modelinde von misses bileşik gerilme değeri 92.3 N/mm 2 ve maksimum deformasyon 0.444 m, DNV modelinde von misses bileşik gerilme değeri 92.5 N/mm 2 ve maksimum deformasyon 0.447 m olarak bulunmuştur. Unutulmamalıdır ki; sonlu elemanlar yöntemi bir programın sonuçlarının direkt olarak kullanıldığı bir yöntem değildir. Sonlu elemanlar yönteminin içindeki, problemin doğasını kavrama, modelleme, uygun çözüm yolu, sonuçları yorumlama ve probleme en uygun çözümü belirleme gibi parametreler doğru belirlenemez ise bulunan sonucun doğru olduğunu söylemek mümkün olamaz olmayacaktır. 587

DNV Lokbal Analiz Von Misses Bileşik Gerilme Dağılımı LR Lokbal Analiz Von Misses Bileşik Gerilme Dağılımı Tam Ölçekli Analiz Von Misses Bileşik Gerilme Dağılımı Şekil 13. Sonlu elemanlar analizi toplu sonuçları. KAYNAKÇA [1] American Bureau of Shipping, Guidance Note on Finite Element Analysis of Hull Structures Local 3D Models Analysis, American Bureau of Shipping, Houston, USA, Aralık 2004. [2] American Bureau of Shipping, Guidance Note on Safe hull Finite Element Analysis of Hull Structures, American Bureau of Shipping, Houston, USA, Aralık 2004. 588

[3] American Bureau of Shipping, Guide for Dynamic Based Design and Evaluation of Container Carrier Structures, American Bureau of Shipping, Houston, USA, Ağustos, 1996. [4] American Bureau of Shipping, Rules for Building Classing Steel Vessels, Part 5, Chapter 1, 3, 5, Section 3, American Bureau of Shipping, Houston, USA, Aralık 2004. [5] American Bureau of Shipping, Guidance Note on The Strength Assessment of Cargo Tank Structures Beyond 0.4L Amidships in Oil Carriers 150 Meters or More in Length, American Bureau of Shipping, Houston, USA, Mayıs 2004. [6] Class NK (Nippon Kaiji Kyokai), Aralık 1998. Design and Construction of Recently Built Large Tankers, Japan, Aralık 1998. [7] Class NK (Nippon Kaiji Kyokai), Guidelines for Direct Strength Analysis Tanker, Japan, Kasım 2001. [8] DNV (Det Norske Veritas), Rules for Classification of Ships, Part 3, Chapter 1, Section 4, 5, 13, DNV, Norway, Ocak 2001. [9] DNV (Det Norske Veritas), Strength Analysis of Hull Structures in Tankers, DNV, Norway, Ocak 1999. [10] Lloyd s Register, Rules and Regulations for the Classification of Ships, Llyod s Register Marine Business Stream, London, England, Temmuz 2003. [11] Lloyd s Register, ShipRight Structural Design Assessment Primary Structure of Tankers, Guidance on Direct Calculations, Llyod s Register Marine Business Stream, London, England, Mayıs 2004. [12] GÜNDÜZ, H., "Klas Kuruşlarının Direkt hesap Yöntemlerinin Karşılaştırılması" Yüksek Lisans Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2005 589