Dalga etkisindeki su altı borusu altında zamana bağlı olarak oluşan oyulmaların araştırılması

Abstract

Son yıllarda gelişen teknoloji nedeniyle, su altı boru hatları kıyı mühendisliği uygulamalarında yaygın kullanılan yapılar arasında yer almaktadır. Bu yapılar deniz deşarjı sistemlerinde, petrol ve doğalgaz iletiminde, hatta kablolu iletişim araçlarının deniz geçişlerinde kullanım alanı bulmakta; bu nedenle, ekonomik ömürleri süresince dayanımlarının ve stabilitelerinin sürdürülmesi hayati önem taşımaktadır. Deniz ortamında su altı borularının yanal stabilitelerini etkileyen dinamik ve tekrarlı etkiler esas olarak kararlı akıntı ve dalga hareketinden kaynaklanmaktadır. Su altı borusu etrafında kararlı akıntı etkisi ile oluşan akım ve aşınabilir zeminde meydana gelen oyulmalar çok sayıda araştırıcı ve mühendis için araştırma konusu olmuştur. Ancak, dalga etkisi durumu için yapılan çalışmalar sınırlı sayıdadır. Bu çalışmaların da büyük bir kısmı nihai oyulma derinliklerinin araştırıldığı çalışmalardır. Gerçekleştirilen tez kapsamında, dalga etkisine maruz su altı borusu etrafındaki oyulmalar zamana bağlı olarak araştırılmıştır. Bununla beraber boru altı boyunca oyulmanın gelişimi ve serbest bölgenin ilerleyişi de incelenmiştir. Su altı borusu altındaki oyulma mekanizmasını daha iyi anlamak için, farklı dalga karakteristikleri, boru çapları, taban malzemeleri ve başlangıç taban formları ile çok sayıda deney gerçekleştirilmiştir. Bu deneyler ile elde edilen sonuçlar, ?nihai oyulma derinliği?, ?zaman ölçeği?, ?zamana bağlı oyulma derinliği? ve ?oyulmanın boru boyunca gelişimi? başlıkları altında analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar uygulamada faydalanılabilir diyagramlara dönüştürülerek görselleştirilmiştir. Bununla birlikte Flow3D programı kullanılarak deneysel şartları yansıtan iki boyutlu bir sayısal model hazırlanmış ve bulgular deneysel sonuçlar ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Due to the recent technologic development, submerged pipelines are the most frequently used structures in coastal engineering applications. They are in use in marine outfall systems, oil and gas transportation, submarine cable conduit, as well; accordingly, to maintain their strength and stability, during their economic life, is crucial. In marine environment, dynamic and repetitive effects that affect the lateral stability of submerged pipelines are mainly originated from steady flow and wave motion. The flows with the effect of steady current around a submerged pipeline and scour in erodible soils have been a research subject for many researchers and engineers. However, the studies under the condition of wave effects are limited. Moreover, the major parts of this investigation are the studies that focus on the final scour depth. In the scope of this thesis, temporal variation of scour around submerged pipelines was investigated. Besides, the scour development along the pipeline and the progression of the free-span were examined. In order to better understand the phenomenon of scour below submerged pipeline, many experiments were carried out with different wave characteristics, pipe diameters, bed materials and initial forms for bed condition. The results obtained from these experiments were analyzed under the titles entitled ?final scour depth?, ?time scale?, ?time-dependent scour depth? and ?scour development along the pipeline?. The obtained results were visually represented by generating diagrams that will help for applications. Also, a two-dimensional numeric model reflecting experimental conditions was generated by using Flow 3D, and the findings were evaluated comparing with the experimental results