عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار لرزه ای سازه ساحلی متکی بر شمع (دلفین) در نواحی مستعد گسترش جانبی ناشی از روان گرایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2271;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76892
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی صادقی میبدی
- استاد راهنما
- علی کاوند
- چکیده
- یکی از مخاطرات و دغدغه‌های اصلی در طراحی سازه‌های دریایی و ساحلی متکی بر شمع، پدیده روانگرایی خاک و گسترش‌جانبی ناشی از آن است. در این تحقیق تلاش شده است تا از تحلیل سه‌بعدی همبسته خاک-سیال برای ارزیابی و بررسی رفتار سازه متکی بر شمع در شرایط روانگرایی و گسترش‌جانبی استفاده شود. با ساخت این مدل، امکان بررسی و شبیه‌سازی پاسخ سازه‌های متکی بر شمع در شرایط مستعد گسترش‌جانبی و روانگرایی، با صرف هزینه و زمان کمتر فراهم می‌گردد. در این مدل سه شمع که به‌وسیله یک سرشمع به یکدیگر متصل هستند در خاک ماسه‌ای بسیار سست و شیب‌دار قرار‌دارند. جهت مدل‌سازی سیستم خاک اشباع از یک مصالح دوفازی براساس تئوری محیط‌های متخلخل بیو استفاده شد. مصالح Pressure Depend Multi Yield (PDMY) که توسط یانگ و همکاران ارائه‌شده است در این تحقیق مورداستفاده قرار گرفت. مدل رفتاری استفاده‌شده در چارچوب پلاستیسیته چندسطحی ایجادشده است و محیط دوفازی خاک-سیال را به‌صورت همبسته مدل‌سازی می‌نماید. یک مطالعه المان‌بندی بروی مدل عددی انجام گرفت و اثر تعداد المان‌ها بروی دقت پاسخ بررسی گردید. نتایج نشان داد که در مدل‌های با ابعاد کوچک، استفاده از المان‌بندی بسیار ریز می‌تواند نتایج واقعی‌تری به همراه داشته باشد. مدل‌سازی بدون شمع انجام گردید و نتایج فشار آب حفره‌ای، شتاب و جابجایی در خاک، با یک مدل فیزیکی صحت‌سنجی گردید. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که مدل عددی می‌تواند با تقریب مناسبی جابجایی خاک، اضافه فشار آب حفره‌ای و شتاب را پیش‌بینی نماید. سپس با افزودن شمع به مدل، نتایج لنگر‌خمشی شمع و جابجایی شمع موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تطابق مناسبی در نتایج مشاهده می‌گردد. پس‌از انجام صحت‌سنجی یک مطالعه پارامتریک روی مدل انجام شد. بدین منظور اثر پارامترهای سختی شمع، دانسیته نسبی خاک و اندازه شتاب ورودی بر روی مدل بررسی گردید. نتایج بررسی نشان داد که تعیین دقیق دانسیته نسبی خاک و اندازه شتاب ورودی، در تعیین پاسخ مدل رفتاری شمع-خاک بسیار حائز اهمیت است. نتایج این تحقیق می‌تواند به‌عنوان یک روش نسبتاً ساده و کم‌هزینه برای بررسی پدیده روانگرایی و گسترش جانبی در طراحی سازه‌های دریایی متکی برشمع استفاده شود.
- Abstract
- One of the main hazards and challenges in the design of pile based offshore and onshore structures are the liquefaction-induced lateral spreading phenomena. In this research a three dimensional soil-water fully coupled analysis has been used to examine the pile response in liquefaction and lateral spreading. With the use of this numerical model, examining and simulating pile response in liquefaction and lateral spreading conditions are done with less time and cost. In this model, three piles which were connected together with a pile cap, are put in a very loose and inclined sand. In order to model the fully saturated soil, a two phase material were used based on biot’s porous media theory. The Pressure Depend Multi Yield (PDMY) numerical material which has been presented by Yang et.al were used in this study. The constitutive model used in this study is based on multi-surface plasticity framework which has modeled the soil-water media as a fully coupled material. A mesh study were conducted on the numerical model to examine the effects of element numbers on the results’ accuracy. Results show that in models with small dimensions, using very fine meshing can result in more accurate results. A model without the presence of piles were examined and the results of excess pore water pressure, acceleration and displacements in the soil were verified using the results of a physical model. These comparisons show that the numerical model have acceptable accuracy in predicting soils ‘displacement, excess pore water pressure and acceleration. Then, pile was added to the model and pile response, including pile moment and displacement were examined. The results show that there is an acceptable conformity between the numerical and physical results. After the verification phase, a parametric study were conducted. Results show that accurate determination of soils’ density and the acceleration input are very important to determine the pile-soil response. This research’s results can be used as a relatively simple and low-cost method for examining the liquefaction-induced lateral spreading phenomena in the design of pile-based marine structures.
