عنوان پایان‌نامه
مدلسازی سانتریفیوژ مونو پاپل تحت بار جانبی رفت و برگشتی یکطرفه
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2277;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76995
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- فراز جمهری
- چکیده
- در مواردی که پی‌های سطحی بر روی خاک نرم قرار دارند یا اندازه‌ی بار افقی بزرگ می‌باشد از شمع به عنوان پی استفاده می‌شود. بدلیل محیط متلاطم دریا شمع‌ها در معرض بار جانبی سیکلیک ناشی از امواج، باد و جریان‌های دریایی قرار دارند. از این‌رو، شمع‌ها عمدتاٌ برای مقاومت در برابر بارهای جانبی طراحی می‌شوند. برخی از سازه‌های دریایی مانند توربین‌های بادی دریایی و اسکله‌های دلفینی بر روی شمع‌های تکی که اصطلاحاٌ مونوپایل نام دارد ساخته می‌شوند. مونوپایل یک شمع تکی با نسبت لاغری (طول به قطر) زیاد می‌باشد که به جای خم شدن تحت بار جانبی به صورت صلب می‌چرخد. آئین‌نامه‌های موجود در مورد پی‌های ثابت بر پایه نتایج داده‌های تجربی (منحنی‌های p-y) از آزمایش‌های میدانی هستند که در سال 1974 بر روی شمع‌های لاغر بدست آمد. به همین دلیل، روش طراحی موجود برای مونوپایل‌ها فاقد اعتبار علمی و درک از رفتار شمع‌های صلب می‌باشد. بارگذاری سیکلیک با چهار مشخصه شناخته می‌شود، که عبارتند از: نوع بارگذاری، بزرگی بار، تعداد سیکل بارگذاری و فرکانس بارگذاری. مهم‌ترین مشخصه بارگذاری سیکلیک که توسط محققان زیادی نیز مورد مطالعه قرارگرفته است، نوع و دامنه بارگذاری می‌باشد که خود به بارگذاری یکطرفه و دوطرفه تقسیم می‌شود. روشی که برای لحاظ بارگذاری سیکلیک در آئین‌نامه‌ها موجود است این معیارها را در طراحی لحاظ نمی‌کنند. در این پایان‌نامه رفتار مونوپایل با مدلسازی سانتریفیوژ، تحت بارگذاری سیکلیک یکطرفه و دو طرفه (کنترل شونده توسط جابجایی) بررسی و با کار محققان دیگر مقایسه شده است. در کلیه آزمایش‌ها فرکانس بارگذاری ثابت بوده و دامنه و تعداد سیکل بارگذاری متغیر می‌باشد.به منظور تعریف دامنه بارگذاری ابتدا ظرفیت مونوپایل تحت بارگذاری مونوتونیک محاسبه شد و بر اساس یک سوم ظرفیت محاسبه شده دامنه بارگذاری سیکلیک تعریف شد. اثرات بارگذاری سیکلیک با استفاده از دو معیار تغییر نیرو و تغییر سختی سکانت خاک (به عنوان معیاری از اندرکنش خاک و شمع) بر حسب تعداد سیکل بارگذاری بررسی شد. طبق مشاهدات نوع و دامنه بارگذاری بیش‌ترین تأثیر را بر رفتار مونوپایل دارد. همچنین، بیش‌ترین تغییرات نیرو و سختی در بارگذاری یکطرفه مشاهده‌شد وروند تغییرات سختی سکانت کاهشی بود. رفتارمونوپایل در بارگذاری دوطرفه یک رفتار نامشخص می‌باشد که بر حسب دامنه بارگذاری هر دو روند افزایش و کاهش سختی مشاهده شد.
- Abstract
- Pile foundations are prefered over shallow foundations in situations where soft soil is at the surface and where high horizontal loads are present. Because of sea’s harsh environment, piles our subjected to lateral cyclic forces generated by waves, wind and sea currents. Hence, piles are designed to resist the lateral loads. Some of offshore structures like offshore wind turbines (OWD) and dolphin docks are constructed on single piles called monopile. Monopile is a single pile with small aspect ratio (smaller L/D) which in rigid form rotates instead of bending when subjected to lateral loads. Current guidelines on the construction of fixed offshore foundations still based the design laterally loaded piles in sand on empirical data (p-y curves), originating from the oil and gas industry, from field tests executed in 1974. Therefore, it appears that the methodology for monopiles lacks scientific justification and a better understanding of rigid piles is needed. The cyclic loading is known with four characteristics is included: type of loading, the load level, number of loading repetition and frequency of loading. Many researches have mentioned in their investigations that type and level of loading are the most impactful criterias in cyclic behavior. Type of loading is divided in to one way and two way loadings. The current cyclic established methods in standards, do not consider these characteristics in monopile cyclic design. By using centrifuge modeling, monopile’s behavior was investigated under one-way and two-way laoding (displacement-controlled) and compared with other researches, in this thesis. In all tests the load frequency was constant, although the load level and number of cycles were varying. In order to defining load level for cyclic tests, the monopile bearing capacity was calculated by performing monotonic test. Therefore the cyclic tests were conducted at load level about one-third of the ultimate bearing capacity. The effects of cyclic loading were investigated by two criteria: changes in force and secant stiffness (as a criteria indicating the soil-pile interaction) by number of cycles. Due to observasions, kind and level of loading had the most impacts on monopile behavior. Also, the most changes in force and secant stiffness occurred at one-way loading, while secant stiffness had decreasing trend. Under two-way loading monopile behavior was unknown becausedepending on load level both decreasing and increasing trends in secant stiffness was observed.
