SUPERLIT ve Boğaziçi Üniversitesi iş birliğinde, TÜBİTAK-TEYDEB 1505 Üniversite-Sanayi İş Birliği Destek Programı kapsamında geliştirilen sismik dayanımlı esnek CTP boru bağlantı sistemi; gerçek deprem kayıtlarına dayalı sayısal analizler, tam ölçekli mekanik deneyler ve sarsma masası testleriyle değerlendirildi. Yenilikçi sistem, deprem sırasında oluşabilecek zemin hareketlerine uyum sağlarken boru hattının bütünlüğünü ve sızdırmazlığını korumayı hedefliyor.

Depremler, yalnızca binalar ve üstyapılar için değil; içme suyu, atık su, sulama ve endüstriyel akışkanların taşındığı kritik altyapı sistemleri için de önemli riskler oluşturuyor. Deprem sırasında meydana gelen zemin deformasyonları, boru hatlarında eksenel ve açısal hareketlere neden olarak özellikle bağlantı noktalarında yüksek gerilmeler oluşturabiliyor. Bu durum boru hattında hasara, sızıntıya ve hizmet kesintilerine yol açabiliyor.

SUPERLIT ile Boğaziçi Üniversitesi, kritik altyapıların deprem karşısındaki dayanıklılığını artırmak amacıyla önemli bir üniversite-sanayi iş birliği projesini hayata geçirdi.

“Kompozit Boru Hatlarında Deprem Dayanımı Sağlayan Bağlantı Sistemi Tasarımı ve Geliştirilmesi” başlıklı proje, TÜBİTAK-TEYDEB 1505 Üniversite-Sanayi İş Birliği Destek Programı kapsamında tamamlandı.

Proje kapsamında, deprem ve farklı zemin deformasyonları sırasında meydana gelebilecek hareketlere uyum sağlayabilen, boru hattının bütünlüğünü ve sızdırmazlığını korumayı hedefleyen yenilikçi bir CTP boru bağlantı sistemi geliştirildi.

Deprem hareketlerine uyum sağlayan esnek bağlantı sistemi

Geliştirilen sistem, geleneksel boru bağlantılarından farklı olarak bağlantı noktasında kontrollü açısal ve eksenel harekete olanak sağlayacak şekilde tasarlandı.

Sistemin hedeflenen teknik hareket kapasitesi:

• 7,5 dereceye kadar açısal sapma,

• Her iki yönde 6 santimetreye kadar eksenel hareket,

• Tekrarlı hareketler sırasında sızdırmazlığın korunması,

• Yüksek iç basınç ve mekanik yükler altında sistem bütünlüğünün sürdürülmesi,

• Deprem kaynaklı zemin deformasyonlarının boru hattı üzerindeki etkilerinin azaltılması

olarak belirlendi.

Bu hareket kapasitesi sayesinde bağlantı sistemi, deprem sırasında boru hattına aktarılan zorlanmaların tek bir noktada yoğunlaşmasını önlemeye yardımcı oluyor. Bağlantının kontrollü hareket edebilmesi, boru hattının değişen zemin koşullarına daha güvenli biçimde uyum sağlamasına katkıda bulunuyor.

Tasarım, analiz ve prototipleme birlikte yürütüldü

Proje yalnızca yeni bir bağlantı geometrisinin tasarlanmasıyla sınırlı kalmadı. Sistem geliştirilirken bağlantı geometrisi, kompozit malzeme yapısı, reçine ve cam elyaf özellikleri, üretim parametreleri ve sızdırmazlık bileşenleri bütüncül bir mühendislik yaklaşımıyla ele alındı.

Hazırlık çalışmaları 2022 yılında başlayan ve uygulama süreci 2023 yılı başında devreye alınan proje kapsamında farklı tasarım alternatifleri oluşturuldu. Hazırlanan prototipler, sayısal analizler ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre aşamalı olarak geliştirildi.

Bu süreçte:

• Bağlantı geometrisinin mekanik davranışı incelendi.

• Kompozit malzeme yapısı farklı yükleme koşullarına göre değerlendirildi.

• Reçine ve elyaf özellikleri test sonuçları doğrultusunda geliştirildi.

• Üretim parametreleri prototiplerden elde edilen verilere göre iyileştirildi.

• Bağlantı sisteminin basınç altındaki sızdırmazlık performansı doğrulandı.

• Farklı açısal ve eksenel hareket senaryoları karşılaştırıldı.

Proje boyunca gerçekleştirilen 50’den fazla deney, geliştirilen sistemin tasarımının olgunlaştırılmasında önemli rol oynadı.

Tam ölçekli borular üzerinde kapsamlı deneyler

Bağlantı sisteminin gerçek kullanım koşullarındaki davranışını değerlendirebilmek için tam ölçekli CTP borular üzerinde kapsamlı mekanik testler gerçekleştirildi.

Sistem; boş, su dolu ve basınçlı borular kullanılarak eksenel yükleme, çevrimsel hareket, açısal sapma ve iç basınç deneylerine tabi tutuldu. Bu testlerle bağlantının yalnızca tek bir hareket karşısındaki performansı değil, tekrarlı hareketler sırasındaki mekanik davranışı ve sızdırmazlık devamlılığı da incelendi.

Gerçekleştirilen deneylerden elde edilen veriler, tasarımın farklı aşamalarında kullanamalarında kullanıldı. Böylece bağlantı geometrisi ve malzeme özellikleri yalnızca teorik hesaplara göre değil, tam ölçekli deney sonuçlarına göre de geliştirildi.

Gerçek deprem kayıtlarıyla sayısal analiz

Projenin sayısal analiz aşamasında farklı deprem senaryoları ve zemin hareketleri değerlendirildi.

Kahramanmaraş ve Kobe depremlerinden elde edilen yer hareketi kayıtları kullanılarak boru hattının ve bağlantı sisteminin deprem sırasındaki davranışı modellendi. Analizlerde gömülü boru hattı, çevresindeki zemin ve geliştirilen bağlantı sistemi birlikte ele alındı.

Sayısal çalışmalarla boru hattında meydana gelebilecek eksenel ve açısal hareketler, bağlantı noktasındaki gerilme dağılımları ve sistemin farklı deprem hareketleri karşısındaki tepkisi incelendi.

Elde edilen sonuçlar, mekanik deneyler ve tam ölçekli sarsma masası testlerinden sağlanan verilerle birlikte değerlendirilerek tasarım sürecine aktarıldı.

Kandilli’de tam ölçekli sarsma masası testleri

Geliştirilen bağlantı sisteminin deprem koşulları altındaki performansını değerlendirmek amacıyla Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Kampüsü’ndeki Yapı ve Sarsma Masası Laboratuvarı’nda tam ölçekli deneyler gerçekleştirildi.

Deney düzeneğinde boru hattı gömülü kullanım koşullarını temsil edecek şekilde hazırlandı. Gerçek deprem hareketlerine dayalı sarsma masası testleri sırasında boru hattının, çevresindeki zeminin ve bağlantı sisteminin birlikte gösterdiği davranış izlendi.

Testlerde özellikle:

• Bağlantı noktasında oluşan açısal hareketler,

• Boru hattındaki eksenel deplasmanlar,

• Boru-zemin etkileşimi,

• Tekrarlı deprem hareketleri altındaki mekanik davranış,

• Bağlantının sızdırmazlık performansı,

• Sistem bütünlüğünün korunması

değerlendirildi.

Sayısal analizlerden, mekanik deneylerden ve sarsma masası testlerinden elde edilen sonuçların birlikte ele alınması, sistemin gerçek saha koşullarına uyarlanabilmesi açısından önemli bir doğrulama zemini oluşturdu.

Akademik birikim ile endüstriyel deneyim aynı projede buluştu

Proje, Boğaziçi Üniversitesi’nin deprem mühendisliği, kompozit malzemeler, sayısal modelleme ve tam ölçekli deney alanlarındaki akademik yetkinliği ile SUPERLIT’in CTP boru sistemleri, üretim teknolojileri ve saha uygulamalarındaki deneyimini bir araya getirdi.

Projenin akademik yürütücülüğünü, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı Öğretim Üyesi Prof. Dr. Gülüm Tanırcan üstlendi. Boğaziçi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümünden Prof. Dr. Nuri Bülent Ersoy; KRDAE Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Ayşe Edinçliler ile Makina Mühendisliği Bölümünden Dr. Hasan Emre Demirci ve Dr. Kaveh Shahidi de uzmanlık alanlarıyla projeye değerli katkılarda bulundu.

SUPERLIT tarafında proje liderliğini Hakan MİS üstlenirken, şirketin tasarım ve üretim ekipleri de sistemin geliştirilmesi, prototiplerin hazırlanması, üretim süreçlerinin iyileştirilmesi ve test çalışmalarında aktif rol aldı.

Akademisyenlerin, araştırmacıların, laboratuvar ekiplerinin, SUPERLIT proje liderliğinin ve tasarım ile üretim ekiplerinin ortak çalışmasıyla yürütülen proje; bilimsel araştırma sonuçlarının uygulanabilir ve ticarileştirilebilir bir altyapı çözümüne dönüştürülmesi açısından önemli bir üniversite-sanayi iş birliği örneği oluşturuyor.

Kritik altyapıların hizmet sürekliliğine katkı

Deprem sonrasında içme suyu, atık su ve diğer kritik altyapı sistemlerinin çalışmaya devam edebilmesi, afet yönetimi ve toplumsal yaşamın sürdürülebilmesi açısından büyük önem taşıyor.

Geliştirilen esnek CTP boru bağlantı sisteminin, özellikle deprem riski yüksek bölgelerde ve farklı zemin deformasyonlarının beklendiği altyapı projelerinde kullanılması hedefleniyor.

Sistemin kontrollü hareket kapasitesi:

• Boru hattındaki gerilme yoğunlaşmasının azaltılmasına,

• Bağlantı noktalarının korunmasına,

• Sızdırmazlık devamlılığının desteklenmesine,

• Hasar ve hizmet kesintisi riskinin azaltılmasına,

• Altyapı sistemlerinin deprem sonrasındaki işlevselliğinin korunmasına

katkı sağlamayı amaçlıyor.

Daha dirençli altyapılar için mühendislik odaklı yaklaşım

İklim değişikliği, hızlı kentleşme, artan nüfus ve doğal afet riskleri, altyapı sistemlerinde daha dayanıklı ve uyarlanabilir çözümlere duyulan ihtiyacı artırıyor.

SUPERLIT, geliştirdiği CTP boru teknolojileri ve mühendislik çözümleriyle yalnızca mevcut altyapı ihtiyaçlarına değil, gelecekte ortaya çıkabilecek çevresel ve yapısal risklere karşı da çözümler geliştirmeyi sürdürüyor.

Boğaziçi Üniversitesi ile yürütülen bu proje; akademik bilgi, deneysel araştırma, ileri mühendislik ve endüstriyel üretim kabiliyetinin bir araya gelerek daha güvenli, dirençli ve sürdürülebilir altyapılar oluşturabileceğini ortaya koyuyor.