عنوان پایان‌نامه
طرح بهینه اسکله کیسونی (صندوقه ای) بر روی شمع
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - سازه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2193;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73182;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2193;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73182
- تاریخ دفاع
- ۲۷ دی ۱۳۹۴
- دانشجو
- روح الله عباسی شنبه بازاری
- استاد راهنما
- خسرو برگی
- چکیده
- اسکله ها به عنوان دروازه ای برای حمل و نقل دریایی، نگهبانی برای خاک پشت دیوار و در نتیجه تمام تسهیلات بندری ساخته شده بر روی آن شامل تجهیزات حمل بار و مسافر و پهلوگیری انواع کشتی ها می باشد، از این رو طراحی بهینه و نوآورانه این قبیل سازه ها از موضوعات مهم در مهندسی سازه های دریایی و تامین کننده منافع ملی از جنبه های گوناگون است. کیسون ها یکی از بزرگترین سازه های دریایی هستند که جهت ساخت اسکله، موج شکن، دیواره های ساحلی، پایه سکوها، پل ها و غیره به کار می روند. اسکله کیسونی یکی از انواع پرکاربرد اسکله بوده که به دلیل داشتن مزایای مختلف سازه ای و اقتصادی از قبیل عملکرد قسمت خارجی آن به عنوان موج شکن، اجرای نسبتا راحت و سریع، و همچنین عدم نیاز به تعمیر و نگهداری در مقایسه با اسکله های شمع و عرشه اشاره کرد چراکه در اسکله های شمع و عرشه بخشی از شمع های دریایی که در خاک فرو برده نمی شوند زمینه ساز پدیده هایی از قبیل خوردگی شیمیایی، پوسیدگی، ضربه و برخورد با شناورها و بارگذاری های دینامیکی مخرب هستند. لیکن به دلیل وزن بالای این دیواره، اجرای آن در مناطقی ممکن است که بستری سخت و محکم وجود داشته باشد. درپژوهش حاضر به دنبال آنیم تا با ارائه طرحی جدید این امکان فراهم شود تا در مناطقی که دارای خاک نامناسبی است نیز بتوان از مزایای اسکله کیسونی بهره گرفت. در روش پیشنهادی، شمع ها یی تقریبا به ارتفاع تراز بستر دریا کاشته شده و سپس کیسون های بتنی پیش ساخته با روش های مناسب بروی آن ها قرار داده می-شود و درون آنها با مصالح مناسب پر شده و مراحل نهایی ساخت اسکله انجام می گیرد. بار ثقلی صندوقه ها بدین طریق به لایه های پایین تر منتقل شده و می توانند به خوبی در برابر بارهای جانبی ناشی از زلزله مقاومت نمایند. انواع بارگذاری های وارد به سازه اسکله اعم از فشار خاک، بارهای مرده و سربارها و نیروی زلزله شناسایی شده و اسکله ترکیبی مدل شده در ابتدا به طورشبه استاتیکی در برابر بار زلزله طراحی شده و سپس به کمک چند رکورد زلزله واقعی با شدت های متفاوت، مورد تحلیل دینامیکی قرار می گیرد. قرارگرفتن سواحل کشورمان در مناطق با خطر بالای وقوع زلزله، لزوم ارزیابی رفتار لرزه ای این سازه ها را محرز می کند. نتایج حاصله از تحلیل دینامیکی توسط نرم افزار FLAC ، با استفاده از داده های معتبر صحت سنجی شده و با مقایسه عملکرد لرزه ای میان حالت استفاده از شمع ها و عدم وجود آن ها، تاثیرشمع ها در بهبود عملکرد لرزه ای اسکله به خوبی نشان داده می شود. همچنین با انجام آنالیزهای حساسیت سنجی بر روی پارامترهای مختلف مانند قطر شمع ها، مدول برشی و زاویه اصطکاک داخلی خاک، تاثیر آنها بر پاسخ سازه و تغییرمکان های افقی و قائم آن بررسی شده تا معیار هایی برای طراحی بهینه اسکله پیشنهادی، ارائه گردد. یک دال بتنی بر روی شمع ها و در زیر کیسون نیز مدلسازی شده تا اثرات آن بر عملکرد سازه حین زلزله ارزیابی شده و در مورد لزوم اجرای آن تصمیم گیری شود. در انتها با بررسی اقتصادی ساخت اسکله حاضر به کمک نمونه داده های قیمتی معتبر، هزینه تمام شده ساخت چنین اسکله ای برآورد شده و با اسکله شمع و عرشه مقایسه می گردد تا بتوان با نشان صرفه اقتصادی این نوع اسکله در کنار سایر مزایای آن نسبت به اسکله شمع و عرشه، پیمانکاران را راغب به انتخاب و اجرای آن نمود.
- Abstract
- Ports and quays, which are an important part of maritime transportation system, work as a guard for the soil behind the wall and therefore all port facilities built on it, including cargo and passenger shipping equipment; Thus optimal and innovative design of these structures is a high-priority issue in offshore engineering and important to the national interest. Caisson are one of the largest offshore structures which are used for the construction of quays, breakwaters, coastal walls, bridges, etc. caisson type quay wall, is one of the most widely used kinds of quays, specially due to its structural and economic advantages, including working as a breakwater, relatively easy and quick implementation, and also much less need for repair and maintenance compared to traditional pile-supported wharves which are highly vulnerable to corrosion, deformation of the piles due to chemical factors and dynamic loading. On the other hand, caisson walls demand a rigid and firm foundation to resist their significant weight and consequently cannot be built everywhere. The present study suggest a new design in order to make it possible to use the advantages of caisson quay walls even in areas with inappropriate soils. In the proposed method, a number of piles are driven almost at the sea bed elevation and then prefabricated concrete caissons are put on them by proper procedures, filled with sand and gravel. Gravity load of caissons are transferred to the lower layers this way and lateral loads caused by earthquakes are better resisted. All loads applied to the structure, including soil pressure, dead loads and earthquake forces are identified and considered in the simulated model which is firstly designed statically and then analyzed dynamically with 5 real earthquake records. The need to assess the seismic behavior of these structures is obvious considering the high risk of earthquake in our country. Results of dynamic analyses performed by FLAC program, was validated using reliable data and the role of piles in improving the seismic performance of wharf is well demonstrated by comparing the seismic performance of the wall with piles and without them. Some sensitivity analyses are also performed on various parameters such as diameter of the piles, shear modulus and internal friction angle of the soil, to evaluate their impact on structural responses and horizontal and vertical displacements to provide optimized design criteria for the propose quay. A concrete slab over the piles and under the caisson is also modeled decide about its necessity in the proposed design. Finally, the total costs of building the proposed wharf model is assessed and compared to similar traditional pile supported wharf to make contractors willing to consider it in their plans.
