Büyük depolama tanklarının cidar hesabı ve arayüz tasarımı

Endüstriyel tesislerde kullanılan en yaygın ekipmanlardan olan dikey silindirik tankların cidar kalınlıkları; konstrüksiyonun emniyeti, malzeme maliyetleri, işçilik maliyetleri, ömür açısından değerlendirilerek tasarlanmalıdır. Kalınlık artışı konstrüksiyonun ağırlığını arttırdığı gibi burkulma açısından da tasarımı zayıflatmaktadır. Bu nedenle mümkün olduğunca ince tank cidar kalınlıkları elde edilmelidir. Tank cidar hesabında yaygın olarak kullanılan iki yöntem bulunmaktadır. API 650 standardında önerilen bir adım yöntemi(1FM) ve değişken nokta tasarım yöntemi(VDPM) endüstriyel depolama tanklarında cidar kalınlığı hesabı için kullanılmaktadır. Tanktaki çevresel gerilmenin maksimum olduğu yer, tankın taban plakasına kaynak edildiği noktanın üzerinde gerçekleşmesi nedeniyle kalınlık hesaplarında bu yüksekliğin dikkate alınmasıyla daha ince cidar hesapları elde edilir. 1FM yöntemi taban plakasından 1 ft başka bir değişle 0,304m yukarıdan alınarak hesaplanır. Bu yöntem her zaman emniyetli sonuçlar vermektedir. Tank kalınlıkları taşıyabilecekleri yükten daha kalındır. İkinci yöntem olan VDPM ise, bir adım yönteminde alınan mesafeyi amprik bir ifadeyle hesaplayarak alır. Genellikle 0,304m'den yüksek çıkan bu değeri, daha ince cidar kalınlıklarının elde edilmesini sağlar. VDPM ile yapılan tanklar zaman zaman aşırı gerilmelere maruz kalmaktadır. Bu nedenle tasarımların sonlu elemanlar analizleri ile kontrolleri gerçekleştirilmelidir.1FM ve VDPM yöntemleri, ağır tasarımlara ya da emniyetiz tasarımlara neden olabilmektedir. Bu tez çalışmasında Timoshenko'nun hidrostatik basınç altındaki dikey silindirik depolama tankları için yazmış olduğu denklemin sonlu farklar yöntemi(SFY) ile çözümü yapılmıştır. Deformasyon ve gerilme değerleri incelenerek hali hazırda kullanılan yöntemler ile karşılaştırılması yapılmıştır. Elde edilen çözüm koduna arayüz oluşturularak kullanışlı bir yerli tasarım programı haline getirilmiştir. Sonuç olarak elde edilen arayüz programı ile on sekiz adet tank 1FM, VDPM ve SFY yöntemlerine göre tank cidar kalınlıkları hesaplanmıştır. Cidar kalınlıkları birinci donamda SFY ile 1FM ilk donamlarda ve ara donamlarda oldukça birbirine yakın değerler vermektedir. Farklar %1 ile %4 arasında değişmektedir. SFY sonuçları daha incedir. SFY ile VDPM ilk ve ara donamlarda %6 ile %8 farklar ile birbirine yakındır. Tank çapı 100m'den büyük olan tanklarda yüksekliklerin de artmasıyla VDPM ile SFY çözümleri arası sapmalar bir karakterin dışına çıkmaktadır. Bir sapma genellemesi yapılamamaktadır. SFY ile yapılan çözümleme bazı istisnalar dışında literatürde bulunan diğer tank kalınlığı hesaplama yöntemlerinden olan 1FM'den daha ince donam kalınlıkları vermektedir. Bu durumda burkulma riskinin azaltılması için daha ince donam kalınlıkları elde edilmiştir. Tank donam kalınlıklarının daha ince çıkması sonucunda, malzeme tasarrufu, saha işleri, işçilik maliyetleri lojistik gibi tasarım, imalat ve inşaat süreçlerinde daha ekonomik ve güvenilir bir çözüm elde edilmiştir. Yapılan çalışma program haline getirilerek, yerli sürekli kullanılabilir program haline getirilmiştir.