9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
Atmosferik Depolama Tankları için Ampirik Sismik Kırılganlık Eğrileri
Sezer Öztürk1*, Fırat Bezir2, Ali Sarı3
Araş. Gör. Sezer Öztürk, İnşaat Mühendisliği, Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, İstanbul, Türkiye
2
Araş. Gör. Fırat Bezir, İnşaat Mühendisliği, Gebze Teknik Üniversitesi, Kocaeli, Türkiye
3
Doç. Dr. Ali Sarı, İnşaat Mühendisliği, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye
*sezer.ozturk@fsm.edu.tr
1
Özet
Silindirik sıvı depolama tankları petrol rafinerileri ve petrokimyasal tesisler gibi endüstriyel tesislerin
önemli yapılarıdır. Muhtemel deprem olaylarında bir depolama tankı tesisinde meydana gelebilecek,
domino etkisi olarak isimlendirilen olaylar büyük kaza ve felaketlere yol açıp bütün tesisin zarar
görmesine veya servis dışı duruma gelmesine sebep olabilir. Depremlerde tanklardan dışarı tehlikeli
madde sızması ile büyük patlama ve yangınlar ortaya çıkabilir. Geçmiş depremlerdeki performansları
incelendiğinde bu tür yapıların sismik açıdan kırılganlık gösterdikleri ortaya çıkmıştır. Bu sebeple sıvı
depolama tanklarının sismik kırılganlıklarının değerlendirilmesi, deprem riski yüksek olan bölgelerde
önemli bir durum teşkil etmektedir. Kırılganlık eğrileri, yapıların deprem etkisindeki hassasiyetlerinin
değerlendirilmesinde önemli araçlardır. Bu eğriler deprem risk seviyesi bakımından herhangi bir hasar
durumuna ulaşılma veya bu hasar durumunun aşılma olasılığını ifade etmektedir. Bu çalışma
kapsamında, geçmiş yıllarda meydana gelmiş depremlerde depolama tanklarının hasar durumları için
incelenen geniş veri tabanı göz önüne alınarak gözleme dayalı (ampirik) kırılganlık eğrileri
oluşturulmaya çalışılmıştır. Elde edilen eğriler yer hareketi yoğunluk ölçüsü parametresi (PGA) ile
ilişkili olarak yorumlanmıştır. Ayrıca sıvı sızmasının oluşturabileceği kaza olaylarının etkileri
düşünüldüğünde, sızabilecek sıvı miktarı yırtık boyutlarıyla ilişkili olduğundan zaman tanım alanında
doğrusal olmayan analizlerin gerçekleştirilmesiyle depremlerde tank duvarlarında meydana gelen
yırtık boyutlarının hasar sınıflarıyla olan ilişkisi yorumlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kırılganlık eğrisi, sismik risk değerlendirilmesi, hasar sınıfı, domino etkisi,
depolama tankları.
Abstract
The cylindrical liquid storage tanks are important structures for industrial facilities such as oil
refineries and petrochemical plants. In a storage tank facility, events called domino effects that may
occur in possible earthquake events may cause major accidents and disasters and cause the entire
facility to be damaged or out of service. Large explosions and fires can occur with the leakage of
dangerous substances from tanks during earthquakes. From their performance in past earthquakes, it
has been revealed that such structures have seismic vulnerability. For this reason, the evaluation of the
seismic vulnerabilities of liquid storage tanks constitutes an important situation in high earthquake
risky regions. Fragility curves are important tools for assessing the vulnerability of structures to
earthquake effects. These curves indicate the probability of reaching or exceeding any damage state in
terms of earthquake risk level. Within the scope of this study, observational (empirical) fragility
curves were tried to be created by taking into consideration the large database examined for the
damage cases of storage tanks in earthquakes that occurred in past years. The curves obtained were
interpreted in relation to ground motion intensity measure parameter (PGA). In addition, considering
the effects of accident events due to content release, the relationship between rupture dimensions and
damage states on the tank walls during earthquakes was interpreted by performing nonlinear time
history analyzes.
Keywords: Fragility curves, seismic risk assessment, damage state, domino effect, storage tanks.
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
Giriş
Depolama tankları, sıvı maddelerin depolanması için tasarlanıp imal edilen tanklardır. Genellikle
petrol endüstrisinde kullanılsa da gıda sanayisi, gübre sanayisi gibi farklı sektörlerde de
kullanılmaktadır. Petrol üretimi, petrol arıtımı, petrokimyasal ve kimyasal üretim gibi işlemlerde
kullanılır. Depolanan ürünler, genellikle petrol türevleri maddeler veya petrol endüstrisinde kullanılan
kimyasallardır. Yapıların genelinde olduğu gibi depolama tanklarında da en önemli doğal tehditlerin
başında depremler gelmektedir. Muhtemel bir deprem sırasında veya sonrasında bir depolama tankı
tesisinde ortaya çıkabilecek, domino etkisi olarak adlandırılan kaza olayları daha büyük felaketlere
neden olup tüm tesisin zarar görmesine veya kullanılamaz duruma gelmesine yol açabilir. Depremlerin
tanklarda oluşturduğu hasarlardan dolayı, tanklardan yanıcı ve patlayıcı sıvıların sızması ile İzmit
TÜPRAŞ Rafinerisi’nde, 1999 Kocaeli depreminde olduğu gibi büyük ve söndürülmesi güç yangınlar,
hatta patlamalar ve toksik gaz yayılımı meydana gelebilir. Bu sebeple deprem risk analizinin önemi
büyüktür. Sismik tehlikelerin değerlendirilme işlemi deterministik veya olasılıksal yöntemler
kullanılarak gerçekleştirilir. Hasar tespitinde daha güvenilir sonuçlar elde etmek için deprem tehlikesi
değerlendirilmesi sürecinin olasılıksal yöntemlerle yapılması önerilmektedir. Bu doğrultuda yapıların
olasılıksal deprem davranışını ifade eden kırılganlık eğrileri oluşturulmaya çalışılır. Bu çalışmada da
atmosferik depolama tankları için geçmiş depremlerden elde edilen hasar bilgileri toplanmış, önceki
yıllarda gerçekleştirilmiş kırılganlık analizleri çalışmaları incelenmiş ve takip edilen istatistiksel
işlemlerin açık bir anlatımı yapılarak ampirik (gözleme dayalı) kırılganlık eğrileri oluşturulmaya
çalışılmıştır. Ayrıca analitik çalışmalar ile elde edilmiş olan, depremlerde tank gövdesinde meydana
gelen yırtık boyutlarının, kırılganlık eğrilerinin oluşturulmasında kullanılan hasar sınıfları ile ilişkisi
incelenmiştir.
Atmosferik Depolama Tankları ve Kırılganlık Eğrileri
Depolama tanklarının günümüz endüstrisinde yeri çok önemlidir. Kimyasal maddeler, petrol, doğal
gaz, su ve her türlü yakıt çeşidi, uygun biçimde güvenlik ve verimliliğin sağlanması için yüksek
performanslı depolama tanklarına taşınır ve bu tanklarda depolanır. Zemin üstü depolama tankları, yer
seviyesinin üzerinde güvenli bir depolamanın gerçekleştirilmesi için özel olarak üretilirler ve
endüstriyel işlemler ile depolama amacıyla oldukça yaygın kullanıma sahiptirler. Bu tanklar genellikle
tehlikeli, yanıcı veya zehirli maddelerin muhafaza edilmesi için kullanılmaktadır.
Dünya genelinde yapıların yıkıldığı veya ağır hasarlar etkisinde kaldığı birçok deprem olayından
bahsetmek mümkündür. Endüstriyel depolama tankları da doğal olarak etkilenen yapılara dahildir.
1933 Long Beach, 1952 Kern Country, 1960 Şili, 1964 Niigata, 1971 San Fernando, 1978 Miyagi-Oki,
1979 Imperial Valley, 1983 Coalinga, 1989 Loma Prieta, 1992 Landers, 1994 Northridge gibi
depremlerde, depolama tankları ve buna bağlı olarak çevre ortamında da önemli hasarlar meydana
gelmiştir (Sarı, (2019), O’Rourke ve So (2000)). Ülkemiz göz önüne alındığında ise 1999 Kocaeli
depreminde TÜPRAŞ rafinerisinde meydana gelen hasarların ekonomi üzerindeki etkisi büyük
olmuştur. Yerli ve yabancı uzmanlar ile birlikte TÜPRAŞ’tan uzmanların gerçekleştirdiği ön hasar
tespit çalışmaları sonunda, hasar tutarı yaklaşık 115 milyon dolar olarak belirlenmiştir.
Gelecek depremlerde bu felaketin tekrarlanmaması için önlemlerin alınması şarttır. Bu bilgilerin
ışığında tüm yapılarda olduğu gibi depolama tankları için de olası deprem senaryoları için hasar
analizlerinin kapsamlı, gerçekçi bir şekilde gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bunun için
gerçekleştirilecek sismik risk değerlendirilmesinde tank performans düzeyleri sınır durumlar adı
verilen hasar eşikleriyle tanımlanabilir. Atmosferik silindirik depolama tankları için tank duvarı
burkulması (fil ayağı, elmas veya diz burkulması), çeliğin çekme gerilmeleri sebebiyle kaynak
dikişlerinin kopması, sıvı çalkalanması etkisiyle tank duvarının üst kısmının burkulması, kaynak–
cıvata bağlantılarının kopması, tank-temel bağlantısının kopması, boruların zarar görmesi gibi hasar
durumları tank performansının belirlenmesinde göz önünde bulundurulmaktadır.
Kırılganlık eğrileri göz önüne alınan yapılarda çok sayıda yer hareketi şiddetleri için daha önceden
saptanmış bir hasar seviyesine ulaşılma veya bu hasar seviyesinin aşılma olasılığını ifade etmektedir.
Kırılganlık analizleri bu yapıların muhtemel depremler karşısında taşıdığı genel riskin hesaplanması
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
ve sonraki zamanlardaki depremlerin ekonomik etkilerinin tahmin edilmesi bakımından son derece
önemlidir. Söz konusu kırılganlık eğrileri veya kırılganlık fonksiyonları, depremler karşısında
yapılacak acil durum müdahaleleri ve felaket planları açısından önemlidir. Ayrıca bir deprem
senaryosu etkisinde yapıdaki genel zararın tahmini olarak hesaplanması amacı ile sigorta şirketleri için
de faydalı olmaktadır. Ek olarak güçlendirme planlamalarının yapılabilmesi ve yeni yapı tasarımı için
deprem yönetmeliklerinin kalibre edilmesi ile riskin azaltılması amacıyla da kullanılabilirler.
Deprem etkisinde yapıların kırılganlık eğrilerinin elde edilmesinde dört temel yöntem vardır. Bunlar:
yargıya dayalı, gözleme dayalı (ampirik), analitik ve birleştirilmiş (hibrit) yöntemlerdir. Yargıya
dayalı yöntemde, hasar tahminleri için uzmanlara danışılır ve hasar olasılıkları, üzerinde çalışılan
yapının deprem etkisindeki tepkilerini etkileyecek tüm etkenler göz önüne alınarak değerlendirilir.
Analitik kırılganlık eğrileri, yapı modellerinin analizinden elde edilen istatistiksel hasar dağılımları
esas alınarak oluşturulur. Bu durumda yapı bünyesindeki detayların doğru ve gerçekçi kabullerle
modellenmesi önemli bir husustur. Kırılganlık analizinde ampirik yöntem kullanılması durumunda
geçmiş depremlerde gözlemlenmiş hasar verileri göz önüne alınır. Bu yöntemde de veriler üzerine
detaylı, sistematik kayıt ve belgelerin elde edilmesi önemli bir durumdur. Bu çalışma kapsamında
ampirik kırılganlık eğrileri oluşturulmuş, ayrıca analitik çalışmalar gerçekleştirilip sonuçlar
yorumlanmıştır. D’Amico ve Buratti (2018) tarafından yürütülen çalışmada göz önüne alınan veri seti
ve hasar sınıflandırmaları kullanılmıştır. Atmosferik depolama tanklarının sismik kırılganlıkları
üzerine gerçekleştirilmiş başka detaylı bir çalışma da O’Rourke ve So (2000) yayınıdır. Bu iki
çalışmada tankların hasar sınıflandırmaları farklı biçimlerde yapılmıştır. Bu çalışmada ampirik
kırılganlık eğrilerinin oluşturulmasında bu iki hasar sınıflandırmasının etkisi de göz önüne alınmıştır.
Söz konusu hasar sınıflandırmaları Tablo 1 ve 2’ de sunulmuştur.
Tablo 1. O’Rourke ve So (2000) yayınında kullanılan hasar tanım ve sınıfları
Hasar
Hasar tanımları
Sınıfı
DS1
Tank veya boru sisteminde herhangi bir hasarın gözlenmemesi durumu.
Çatıda hasar, düşük miktarda sıvı kaybı, borularda düşük seviyeli hasar gözlenmesi (fil ayağı
DS2
burkulması gerçekleşmiyor).
DS3
Düşük miktarda sıvı kaybı ile fil ayağı burkulması durumunun gözlenmesi.
Yüksek miktarda sıvı kaybı ile fil ayağı burkulması ve genel olarak şiddetli hasar durumunun
DS4
gözlenmesi.
DS5
Tankın tamamen göçmesi durumu.
Tablo 2. D’Amico ve Buratti (2018) yayınında kullanılan hasar tanım ve sınıfları
Hasar
Sınıfı
DS1
DS2
DS3
DS4
DS5
Hasar tanımları
Hasar gözlenmemesi durumu veya tank duvarı, taban plakası ve boru sisteminde hafif hasar
gözlenmesi durumu.
Sıvı çalkalanması sebebiyle çatıda ve tank duvarının üst kısmında hasar gözlenmesi, sıvının
tank dışına taşması.
Düşük miktarda sıvı kaybı ile boru sisteminin hasar görmesi durumu.
Fil ayağı burkulması durumu, sıvı sızıntısı olmadan veya düşük miktarda sıvı sızıntısı ile tank
duvarı-taban plakası bağlantısının hasar görmesi durumu.
Fil ayağı burkulması durumu, yüksek miktarda sıvı sızıntısı ile tank duvarı-taban plakası
bağlantısının hasar görmesi durumu, genel şiddetli hasar, tankın tamamen göçmesi durumu.
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
İstatistiksel Prosedür
Çalışmada geçmiş depremlerden elde edilen hasar verilerinin kullanılması ile gözleme dayalı
kırılganlık eğrileri geliştirilmiştir. Bu kırılganlık eğrileri belirli bir yer hareketi yoğunluk parametresi
için (burada PGA) belli hasar sınıfına ulaşılma veya bu hasar sınıfının aşılma olasılığını temsil
etmektedir. Göz önüne alınan veri setindeki tankların her biri depremlerde meydana gelen hasarlara
bağlı olarak ilgili hasar sınıflarına atanmıştır. Çalışmada D’Amico ve Buratti (2018) ve So ve
O’Rourke (2000) çalışmalarında göz önüne alınan hasar sınıfları ele alınmıştır (birinci ve ikinci hasar
sınıflandırması olarak ifade edilecektir). Her bir tankın ilgili hasar sınıfına atanmasının ardından, her
hasar sınıfı için bu durumun tanklarda gözlenip gözlenmeme hali incelenmiştir. Bu verilerin göz önüne
alınmasıyla her hasar sınıfında belirli PGA değerleri için “gözlenme sıklığı” değerleri elde edilmiş ve
bu verileri temsil edecek en uygun eğrinin oluşturulması hedeflenmiştir. Bunun için literatürde farklı
teknikler (curve fitting techniques) mevcuttur. Çalışma kapsamında uygun eğrinin oluşturulması için
lojistik regresyon yöntemi kullanılmıştır. Verilere uygun modelin bulunmasında kullanılan en yaygın
yöntemlerden biri doğrusal regresyondur. Doğrusal regresyon modelinde sonuç değişkeninin sürekli
olduğu varsayılır. Lojistik regresyonda ise sonuç değişkeni ikili değer (binary) şeklindedir. Doğrusal
regresyon modeli Denklem 1’de gösterildiği şekilde tanımlanabilir.
𝜋(𝑥) = 𝛽0 + 𝛽1 𝑥
(1)
Burada x tanımlayıcı değişkeninin -∞ ile +∞ arasında değişmesiyle olasılık sonucunun herhangi bir
değeri almasının mümkün olduğu görülmektedir. Bu da kırılganlık eğrilerinde ifade edilen bir hasar
sınıfına ulaşılma veya bu sınıfın aşılma olasılığı değeri için uygun değildir. Bu sebeple verileri
mantıklı biçimde ifade eden uygun eğrinin oluşturulması işlemi için lojistik regresyon modeli
kullanılmaktadır. Bu model Denklem 2’deki gibi ifade edilmektedir.
𝜋(𝑥) =
𝑒 𝛽0 +𝛽1 𝑥
1 + 𝑒𝛽0 +𝛽1 𝑥
(2)
Denklem 2’de verilen lojistik regresyon modelinin bir veri kümesine uygun hale getirilmesi için 𝛽0 ve
𝛽1 bilinmeyen parametrelerinin tahmin edilmesi gerekmektedir. Doğrusal regresyonda genelde
bilinmeyen parametrelerin hesabı için kullanılan yöntem en küçük kareler yöntemidir. Bu yöntemde
bilinmeyen parametreler için, modele dayalı olarak öngörülen değerler ile gözlemlenen sonuç
değişkeni değerlerinin farklarının karelerinin toplamını en aza indirgeyen değerler seçilir. Ancak bu
yöntem, ikili sonucu olan bir modele uygulandığında iyi sonuç vermemektedir (Hosmer ve Lemeshow
(1989)). Lojistik regresyon modelinde ise hesaplama yaklaşımı için maksimum olabilirlik yöntemi
(maximum likelihood method) esas alınacaktır. Genel anlamda bu yöntem, gözlemlenen veri kümesini
elde etme olasılığını en üst düzeye çıkaran bilinmeyen parametrelerin elde edilmesi için kullanılır. Bu
yöntemin uygulanması için bir olasılık (likelihood) fonksiyonu oluşturulmalıdır. Bu fonksiyon
bilinmeyen parametrelerin bir fonksiyonu olarak gözlenmiş veri olasılığını ifade etmektedir. 𝜋(𝑥) belli
x değeri için Y=1 durumunu sağlayan koşullu olasılıktır ve P(Y=1|x) şeklinde gösterilir. 1- 𝜋(𝑥) ise
belirli bir x değeri için Y=0 durumunu sağlayan koşullu olasılıktır ve P(Y=0|x) şeklinde ifade edilir.
Böylece (xi, yi) ikililerinin olasılık fonksiyonuna katkısı;
𝑛
𝑙(𝛽0 , 𝛽1 ) = ∏ 𝜋(𝑥𝑖 )𝑦𝑖 [1 − 𝜋(𝑥𝑖 )]1−𝑦𝑖
(3)
𝑖=1
Denklem 3’teki gibi ifade edilmektedir. Maksimum olabilirlik yöntemi ile Denklem 3’teki eşitliği en
büyük değerine ulaştıran 𝛽0 , 𝛽1 değerlerinin bulunması hedeflenmektedir. Bu ifadenin doğal
logaritmasının 𝛽0 ve 𝛽1 parametrelerine göre ayrı ayrı türevleri alınıp sıfıra eşitlendiğinde ortaya çıkan
sonuçlar Denklem 4 ve 5’te gösterilmiştir.
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
∑[𝑦𝑖 − 𝜋(𝑥𝑖 )] = 0
(4)
∑ 𝑥𝑖 [𝑦𝑖 − 𝜋(𝑥𝑖 )] = 0
(5)
Elde edilen bu denklemler 𝛽0 ve 𝛽1 parametrelerine göre doğrusal olmayan denklemlerdir. Çözüm
için iterasyon gerektiren yöntemler gerekmektedir. Çözüm için istatistiksel (JMP vb.) veya
matematiksel (MATLAB vb.) yazılım programları kullanılabilir.
Analizler
Çalışmada D’Amico ve Buratti (2018) yayınındaki veri seti göz önüne alınmıştır. Geçmiş yıllarda
meydana gelmiş 21 depremde hasar görmüş olan 1356 tank göz önüne alınmıştır. Bu tanklar iki farklı
hasar sınıfları tablosu dikkate alınarak hasar sınıflarına atanmıştır. İki duruma ait kırılganlık eğrileri
Şekil 1 ve Şekil 2’de gösterilmiştir. Ayrıca geçmiş depremlerdeki verilerden elde edilen herhangi bir
hasar durumunun gözlenme sıklığı ve buna uygun olarak oluşturulan kırılganlık eğrisini örnek olarak
göstermek amacıyla Şekil 3 ve Şekil 4’te iki duruma ait grafikler sunulmuştur. Grafikler, DS2 hasar
sınıfı için gözlenme sıklığı değeri ve ona uygun olarak elde edilmiş kırılganlık eğrilerini
göstermektedir. Gözlenme sıklığı noktaları grafikler üzerinde belirtilmiştir. Bu değerler yatay eksen
PGA (g) değerlerinin belli aralıklara bölünmesi (burada 0,1g) ve her aralığa denk gelen ilgili hasar
sınıfındaki tank sayısının, söz konusu hasar sınıfındaki tüm tank sayısına oranı ile elde edilir.
Ayrıca çalışmada depremlerde tank duvarlarında meydana gelen yırtık alanlarının sızabilecek sıvı
miktarı ile doğrudan ilişkili olduğunun üzerinde de durulmuştur. Bunun için gerçekleştirilen zaman
tanım alanında doğrusal olmayan analizler sonucunda tank duvarlarındaki yırtık boyutları ile hasar
sınıfları arasındaki ilişki Tablo 3’te gösterilmiştir (DS; Damage State). Örnek tank modeli ve bir hasar
durumu da Şekil 5’te verilmiştir. Atmosferik, silindirik tankın deprem etkisindeki doğrusal olmayan
zaman tanım alanında analizleri Abaqus (Dassault Systémes) sonlu eleman paket programı ile
yürütülmüştür. Deprem etkisinde, sıvı ve tank duvarı arasındaki etkileşim Lagrangian / Eulerian
yaklaşımı kullanılarak modellenmiştir. Örneği verilen tank modelinin çapı 45,72 m, yüksekliği 19,8
‘dir. Sıvı seviyesi %50 oranındadır. Çalkalanma etkileri de Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE)
tekniği ile modellenmiştir. Analizlerde göz önüne alınan PGA değerleri 0,1g ila 1g arasında
değişmektedir.
1
Kırılganlık Eğrileri
0.9
DS2
DS3
DS4
DS5
0.8
Olasılık
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
PGA, g
1
1.2
Şekil 1. D’Amico ve Buratti (2018) hasar sınıflandırmasına göre kırılganlık eğrileri
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
1
Kırılganlık Eğrileri
0.9
DS2
DS3
DS4
DS5
0.8
Olasılık
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
0.4
0.6
PGA, g
0.8
1
1.2
Şekil 2. O’Rourke ve So (2000) hasar sınıflandırmasına göre kırılganlık eğrileri
1
DS2
Olasılık
0.9
0.8
gözlenme sıklığı
0.7
DS2
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
0.4
0.6
PGA, g
0.8
1
1.2
Şekil 3. D’Amico ve Buratti (2018) hasar sınıflandırmasına göre gözlenme sıklığı ile kırılganlık
eğrisi
1
DS2
0.9
gözlenme sıklığı
DS2
0.8
Olasılık
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
0.4
0.6
PGA, g
0.8
1
1.2
Şekil 4. O’Rourke ve So (2000) hasar sınıflandırmasına göre gözlenme sıklığı ile kırılganlık eğrisi
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
Şekil 5. Tank sonlu elemanlar modeli ve fil ayağı burkulması hasarı
Tablo 3. Eşdeğer yırtık boyutlarının hasar sınıflarıyla ilişkisi
DS1 Tankta ve bağlantı borularında herhangi bir hasar meydana gelmemesi, içerik kaybı yok.
Çatı hasarı, düşük miktarda içerik kaybı, düşük şiddetli boru hasarının meydana gelmesi ancak
DS2 fil ayağı burkulmasının oluşmaması, eşdeğer yırtık çapı 0.375m, içerik kaybının tamamı ikincil
muhafaza alanında.
Düşük miktarda içerik kaybı ile birlikte fil ayağı burkulmasının meydana gelmesi, eşdeğer
DS3
yırtık çapı 2m, içerik kaybının tamamı ikincil muhafaza alanında.
Yüksek miktarda içerik kaybı ve şiddetli hasar ile fil ayağı burkulmasının meydana gelmesi,
DS4
eşdeğer yırtık çapı 4m, içerik kaybının tamamı ikincil muhafaza alanında.
DS5 Tankın tümüyle göçmesi, içerik kaybının tamamı ikincil muhafaza alanında.
Sonuçlar
Çalışmada geçmiş depremlerden elde edilen tank hasar verileri kullanılarak gözlemlere dayalı
kırılganlık eğrileri çıkarılmıştır. Kırılganlık fonksiyonları göz önüne alınırken iki farklı hasar
gruplandırması dikkate alınmıştır. Sözü edilen hasar sınıfı çizelgelerinde özellikle DS2, DS3 ve DS4
hasar sınıfı tanımlamalarında farklılıklar mevcuttur. Bu durum, gözlenen verilere uygun biçimde
oluşturulan kırılganlık eğrilerinde de açıkça görülmektedir. Özellikle DS2 ve DS3 durumlarının
gerçekleşme veya bu durumların aşılma olasılıklarının, birinci hasar sınıflandırmasının
kullanılmasıyla, ikinci hasar sınıflandırmasıyla oluşturulan kırılganlık eğrilerine göre daha fazla
olduğu ortaya çıkmıştır. Bu açıdan hasar sınıflandırmalarının da kırılganlık olasılıklarını etkilediği
görülmektedir. Ayrıca çalışmada yapılan zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizlerle, tank
duvarında meydana gelen yırtık boyutlarıyla hasar sınıfları ilişkilendirilmiştir. Tablo 3’teki veriler
incelendiğinde DS2 ve üzerindeki durumlarda içerik kaybının tamamının ikincil koruma havuzunda
toplandığı görülmüştür. Yine Tablo 3’ten görüleceği üzere eşdeğer yırtık çapı ölçüleri 0,375 m, 2m,
4m şeklinde hasar sınıflarına ilave edilmiştir. Sıvı sızmasının deprem anında veya sonrasında meydana
gelebilecek hasarlara bağlı olarak yol açabileceği patlama, yangın gibi ikincil olayların domino
etkisine sebebiyet verip tüm tesisin zarar görmesine neden olabileceği konusu büyük öneme sahiptir.
Bu açıdan gerçekleştirilen analizler sonucu elde edilen yırtık çapları dolayısıyla sıvı sızması ve hasar
sınıfları arasındaki bağlantının tankların risk analizinde faydalı olacağı düşünülmektedir. Bu çalışmada
bir tank modeli için analizler gerçekleştirilmiş olup daha fazla ve farklı tank tipleri için analizlerin
gelecek çalışmalarda gerçekleştirilmesi planlanmaktadır.
9th Turkish Conference on Earthquake Engineering, 2021
2-3 June 2021
Kaynaklar
Dassault Systémes, Abaqus 6.14-2 FEA Software Package.
D’Amico M and Buratti N (2018) “Seismic fragility curves for atmospheric on-grade steel storage tanks based
on damage states in terms of structural performance and release of content”, 16th European Conference
on Earthquake Engineering, 18-21 June 2018, Thessaloniki, Greece.
Hosmer D and Lemeshow S (1989) Applied Logistic Regression, 2nd Ed., John Wiley & Sons, Inc., New York,
N. Y.
JMP®, Version 15. SAS Institute Inc., Cary, NC, 1989-2019.
MATLAB. (2016). 9.1.0.441655 (R2016b). Natick, Massachusetts: The MathWorks Inc.
O’Rourke MJ and So P (2000) “Seismic Fragility Curves for on-Grade Steel Tanks” Earthquake Spectra
16(4):801–15
Sarı A (2019) Depolama Tanklarının Risk Analizi, Kontrol Medya.