شبیهسازی لرزهای مونوپایلهای فراساحلی تحت بار موج در خاک ماسهای
نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر
2 گروه مهندسی عمران- خاک و پی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
3 دانشکده مهندسی عمران و محیطزیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
doi
10.22034/jcee.2021.34446.1906چکیده
نیاز روزافزون بشر به انرژی در دهه های اخیر بهویژه انرژی های پاک و تجدیدپذیر، سبب گسترش مزارع بادی در مناطق ساحلی شده و با هدف بهره وری بیشتر به سوی مناطق فراساحلی حرکت کرده است. بسیاری از توربین های بادی روی شمع هایی با قطر بزرگ موسوم به مونوپایل (Monopile) بناشده اند. در کشورهای اروپایی بارگذاری محیطی حاکم بر مونوپایل ها در نواحی فراساحلی بار موج و در برخی از کشورهای پیشرو در توسعه انرژی باد نظیر چین، ژاپن، هند و ایالت متحده بار زلزله است. باتوجه به وقوع رویدادهای طبیعی موج و زلزله به صورت هم زمان در دریاها، بررسی رفتار مونوپایل ها تحت اثر توأم آنها الزامی است. در این پژوهش شبیهسازی سهبعدی سیستم خاک- مونوپایل با استفاده از نرمافزار متنباز OpenSees به روش اجزای محدود انجام گرفته و تأثیر حضور موج بر پاسخهای لرزهای مونوپایل و خاک اطرافش بررسی شده است. در مدل رفتاری غیرخطی توصیف گر خاک ماسهای، اثرات سختی، نفوذپذیری، اتساع و پتانسیل تراکم خاک بر پاسخهای سیستم گنجانده شده است. بررسیها حاکی از آن است که موج میتواند تأثیر قابلتوجهی بر پاسخهای لرزهای مونوپایل گذاشته و علاوه بر تشدید جابه جایی، دوران، نیروی برشی و لنگر خمشی در آن، سبب تغییر محل وقوع برش و خمش حداکثر گردد. موج میتواند تاریخچه های زمانی جابه جایی سطح زمین و فشار آب حفرهای در اعماق سطحی مجاور مونوپایل را پس از گذشت مدت زمان مؤثر زلزله به پیروی از الگوی خود وادارد. تأثیر موج بر پاسخهای خاک با افزایش فاصله از محور مونوپایل و افزایش عمق خاک محو میگردد. نتایج پژوهش نشان میدهد که نمیتوان از اصل برهمنهی جهت برآورد پاسخ مونوپایل به اعمال توأم بارهای موج و زلزله استفاده کرد.
