ارزیابی پاسخ لرزهای فونداسیون مونوپایل توربین بادی فراساحل در خاک ماسهای بهوسیله مدلسازی عددی
نویسندگان
1 استادیار گروه مهندسی ژئوتکنیک، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه ایالتی پلیتکنیک کالیفرنیا ، پومونا، ایالاتمتحده آمریکا
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
3 استادیار گروه مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
4 دانشیار گروه مهندسی زلزله، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
doi
10.22065/jsce.2022.341393.2807چکیده
با توجه به توسعه توربین های بادی در مناطق لرزه خیز، ازجمله نواحی شرقی آسیا، نواحی جنوبی اروپا و بخشهای غربی ایالات متحده آمریکا و همچنین اهمیت فونداسیون چنین سازههایی در طراحی و اجرا، بررسی رفتار لرزهای فونداسیون توربینهای بادی امری ضروری میباشد. در این مقاله، رفتار لرزهای یک فونداسیون مونوپایل (monopile) به همراه مدل ساده شده توربین بادی، تحت یک زلزله مشخص، به روش اجزاء محدود در نرمافزار OpenSees مدل سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا مدل عددی، با نتایج مدل سازی دینامیکی سانتریفیوژ یک شمع فولادی مستقر در خاک ماسهای، اعتبار سنجی و پس از آن اثر تغییر پارامترهای مختلف از جمله طول مدفون و قطر فونداسیون، تراکم نسبی خاک، شرایط مونوپایل مستقر بر روی بستر سنگی و همچنین بارگذاری باد به صورت یکنواخت و چرخه ای بررسی گردید. نتایج این تحقیق نشان میدهد که تغییر پارامترهای مذکور تأثیر قابل توجهی بر روی رفتار لرزه ای سیستم سازه و فونداسیون دارد. افزایش ابعاد مونوپایل (قطر و طول) و همچنین تراکم نسبی خاک، عملکرد لرزهای سیستم سازه ـ فونداسیون را بهبود می بخشد و باعث کاهش جابهجایی جانبی در بالای برج و کاهش نشست و چرخش در مونوپایل میگردد. با تغییر رفتار مونوپایل از حالت اصطکاکی به اتکایی، موارد بیانشده با تغییر مثبت، منجر به بهبود رفتار در سازه و فونداسیون توربین بادی، تحت بارگذاری لرزهای میگردد. همچنین بارگذاری باد، باعث ایجاد جابهجایی و چرخش بیشتر به سازه شده و اعمال بار باد بهصورت یکنواخت شرایط بحرانیتری را نسبت به حالت بارگذاری چرخهای، ایجاد میکند.
