عنوان پایان‌نامه
اندرکنش پی، سازه و آب در تحریک لرزه‌ای سکوهای دریایی از نوع جکت
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1699;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55164
- تاریخ دفاع
- ۰۵ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمدهادی عرفانی
- استاد راهنما
- شهرام وهدانی, محرم دولتشاهی پیروز
- چکیده
- امروزه توسعه روزافزون مصرف انرژی، نه تنها بهره‌برداری از حوزه‌های نفت و گاز موجود در مناطق خشکی، بلکه لزوم استفاده از منابع انرژی موجود در حوزه‌های فراساحل را نیز ایجاب می-نماید. در همین راستا، دسترسی به راهکارهای واقع گرایانه برای تحلیل و طراحی سکوهای دریائی به عنوان عوامل اصلی در بهره‌برداری از منابع نفت و گازحوزه های فراساحل از نخستین اولویت ها خواهد بود. بررسی رفتار لرزه‌ای سکوهای دریائی در مقابل زلزله از ارکان اصلی درتحلیل و طرح سکوهای دریائی در مناطق لرزه خیز می باشد. در زلزله‌های نادر و شدید سطح شکل‌پذیری، هدف اصلی، جلوگیری از انهدام، حفظ انسجام و پایداری کلی سکو خواهد بود و بروز رفتارهای غیرخطی اعضا و اتصالات سازه‌ای مجاز شمرده می¬شود. رفتار غیرخطی سکو، ناشی از رفتار غیرخطی خاک و شمع و همچنین در زلزله‌های شدیدتر، ناشی از رفتار غیرخطی خود جکت نیز می¬باشد. در این پایان‌نامه بطورخاص، قاب فلزی جکت به همراه محیط‌های اطراف آن (شامل آب و خاک) و نیز اندرکنش بین این بخش‌ها بررسی گردیده است. در گذشته بجای مدلسازی اندکنش کامل آب، خاک و سازه از ساده‌سازی‌های بسیاری استفاده می‌شده است. در اینجا پس از مطالعه اصول اندرکنش آب، سازه و خاک در جکت‌ها و مروری بر روش‌های المان محدود معتبر ارائه شده در این زمینه، مدل المان محدود جامعی ارائه می¬گردد که قابلیت مدلسازی توأمان این اندرکنش‌ها تحت بار لرزه¬ای را دارا می¬باشد. سپس اثر تعدادی از ساده‌سازی‌های متداول و مهم، مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این ساده‌سازی‌ها عبارتند از، حضور یا عدم حضور شمع و خاک در پی جکت، وجود یا عدم وجود محیط آب در مدلسازی، در نظر گرفتن تغییرات تراز آب، بررسی تغییرات PGA زلزله و نهایتاً رفتار الاستیک کامل و یا الاستوپلاستیک خاک بستر دریا. در پایان نتایج حاکی از این بودند که مدلسازی خاک و شمع در پی جکت باعث افزایش تغییرمکان‌ها می‌گردد؛ همچنین درنظر گرفتن اندرکنش آب و سازه پاسخ عرشه را کاهش داده و با بالا آمدن تراز آب، میزان این کاهش بیشتر می‌شود؛ افزایش PGA زلزله، دامنه تغییرمکان عرشه را افزایش می‌دهد؛ و در نهایت، پلاستیک شدن خاک، افزایش پاسخ عرشه را در پی دارد.
- Abstract
- Nowadays, increasing of energy consumption has increased not only exploitation of oil and gas on dry fields, but also utilization of offshore fields energy resources. So, approaching to realistic solutions for analysis and designing of offshore platforms is one of the first priorities. Investigation of offshore platforms behavior under seismic excitation is a fundamental parameter in analysis and design of offshore platforms in seismically active areas. Offshore platforms in seismically active areas should be designated to survive severe earthquake excitations with no global structural failure. Ductility level is the allowable performance level in rare and severe earthquakes that the platform will remain stable and plastic hinges will form in members and connections. Nonlinear behavior of soil, pile and also the nonlinear behavior of platform structure in severe earthquakes will result in nonlinear behavior of offshore platforms. Especially in this thesis, a jacket type offshore platform with nonlinear behavior and its surroundings (including water and soil) are modeled and their interaction is investigated. This subject has been studied in past years, but in all these researches the interaction between water, soil and structure were neglected and some simplifications were used. In this research, soil-water-structure interaction basis in braced structural systems (jackets) and finite element methods that have been recommended in this kind of systems are reviewed. Then a perfect finite element model is offered, that is able to model soil-water-structure interaction under seismic loads. At last the effects of some current simplifications on response of structure are studied. These simplifications include: Considering of pile-soil foundation of jacket; Considering of water medium around the jacket; Considering of water surface fluctuations; The effect of various earthquakes’ PGAs; and finally perfect elastic or elasto-plastic behavior of soil in sea bed. Consequently the results of this research illustrate that: Modeling of pile-soil jacket foundation can increase displacements; considering of water-structure interaction may decrease the response of platform and higher depth will result in more decreases. Increasing of earthquake’s PGA increases amplitude of platform displacement; at last, inelastic behavior of soil may increase response of jacket’s deck.
