کیسون های مکشی به طور فزاینده ای در پروژه های فراساحلی نظیر سکوهای نفت و گاز، توربین های بادی، المان های مهاری و لنگرگاهی به کار گرفته می شوند. کیسون های مکشی به عنوان پی سازه های دریایی معمولا در معرض نیروهای ناشی از باد، امواج و ضربه کشتی ها قرار دارند. اغلب مطالعات موجود در خصوص بار تناوبی جانبی وارد بر کیسون های مکشی، شامل چرخه های بارگذاری تا چند هزار چرخه و در خاک تک لایه هستند، حال آن که سازه های دریایی در طول عمر خود در معرض میلیون ها چرخه بارگذاری قرار می گیرند و خاک بستر دریا نیز می تواند شامل لایه بندی های متفاوت باشد. در این مقاله پس از مروری بر نتایج حاصل از تحقیقات انجام شده در زمینه بارگذاری جانبی کیسون های مکشی با تعداد چرخه های محدود، نتایج مطالعات موجود صورت پذیرفته اخیر با تعداد چرخه های بارگذاری بسیار زیاد و در حدود 1 میلیون چرخه ارایه می گردد و رفتار بلند مدت کیسون مکشی به بارگذاری تناوبی جانبی در بستر تک لایه و دو لایه بررسی می شود. بر اساس جمع بندی نتایج حاصل از مطالعات موجود، به نظر می رسد که بارگذاری تناوبی جانبی حتی می تواند در مواردی باعث افزایش ظرفیت لنگر خمشی تا 30٪,و افزایش سختی پایه تا 50٪,شود که این تغییر سختی باید در تغییر فرکانس طبیعی سیستم یا بررسی رخداد احتمالی پدیده تشدید مد نظر قرار گیرد.

یکی از متداول ترین روش های تحلیل و طراحی مونوپایل ها تحت بار جانبی، روش منحنی های p-y یا به طور کلی استفاده از منحنی های نیرو- تغییر مکان در نقاط مختلف سازه است. به همین منظور و برای بررسی رفتاری و اندرکنش بین خاک و مونوپایل تحت بار جانبی در این تحقیق به مدلسازی این پدیده به صورت فیزیکی و با استفاده از دستگاه سانتریفوژ ژئوتکنیکی دانشگاه تهران و در فضای Ng پرداخته شد. در تحقیق حاضر با در نظر گرفتن دو پارامتر عمق نفوذ شمع در خاک (L) و همچنین طول آزاد (e) در سر شمع و تغییر در مقادیر و نسبت های این دو پارامتر، 5 آزمایش مدل سازی شد. با ترسیم منحنی های p-y موجود در API و مقایسه آنها با منحنی های حاصل از آزمایش ها به بیان تفاوت ها و اصلاح آن ها می پردازیم.

در مقاله حاضر رفتار غیرخطی هندسی پوسته های استوانه ای و کروی ساخته شده از مواد مرکب چندلایه تحت بارگذاری جانبی با استفاده از روش اجزای محدود مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. به دلیل وجود تغییر شکل های بزرگ، مساله با حضور ترم های کرنش غیرخطی در نظر گرفته شده است. خواص مواد چندلایه به صورت الاستیک خطی و غیر ایزوتروپ فرض شده است. روابط سازگاری در المان بر اساس فرمول بندی پوسته های کم عمق و بر اساس تئوری مرتبه اول برش عرضی توسعه داده شده است. برای تحلیل پوسته ها المان دوخطی (4 گره ای) با هزینه محاسباتی پایین معرفی شده و کلیه محاسبات المانی در دستگاه مختصات طبیعی المانی انجام گرفته است. شعاع انحنای هندسه مستقیما در فرمولاسیون المانی قرار گرفته و اثرات انحنا در دو راستا در محاسبات مربوط به هر المان وارد می شود. با توجه به این که رفتار نوعی پوسته های دارای انحنا با تغییرشکل های بزرگ تحت بارگذاری جانبی نیاز به تحلیلی فراتر از نقطه حدی دارد، الگوریتم طول کمان توسعه داده شده است تا این مساله و پدیده تبدیل مود قابل پیش بینی باشد. کد عددی تهیه شده در زبان برنامه نویسی متلب توانایی تحلیل هر نوع پوسته با هندسه فضایی را داراست. پس از صحت سنجی، تحلیل حساسیت رفتار غیرخطی پوسته های انحنادار نسبت به تغییر در آرایش لایه چینی و شرایط مرزی انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد که المان توسعه داده شده با وجود درجات آزادی و هزینه محاسباتی کم، دقت مناسبی را ارائه می کند.

مقاومت جانبی تراورس یکی از پارامترهای کلیدی تضمین کننده مقاومت جانبی خط و هندسه آن در صفحه افقی می باشد. متداول ترین روش تعیین مقاومت جانبی تراورس تک، آزمایش استاتیک STPT است. مهمترین نقطه ضعف آزمایش یاد شده، ارزیابی استاتیک مقاومت جانبی است. در صورتی که در عمل، بار اعمالی از جانب چرخ، یک بار دینامیک است. برای رفع این نقیصه، در تحقیق حاضر، از آزمایش بارگذاری پاندولی برای اعمال بار دینامیک بر تراورس بتنی استفاده شده است. برای جلوگیری از خرد شدن تراورس بتنی در حین آزمایش ضربه، یک پد الاستومتریک در وجه جانبی تراورس نصب شده است. نتایج آزمایش های صورت گرفته برای جرم های مختلف و زوایای رهاسازی متنوع در قالب نمودارهای طراحی متناظر با بارگذاری واقعی چرخ ارائه شده است. همچنین، نتایج این آزمایش با نتایج تعدادی آزمایش STPT در شرایط مشابه مقایسه گردیده است. نتایج این مقایسه بیانگر آن است که بر خلاف وجود مقاومت جانبی ثابت به دست آمده برابر 6.5 کیلونیوتن در آزمایش STPT ، نیروی نظیر جابجایی 2 میلی متر در آزمایش پاندولی از حدود 2 تا 31 کیلونیوتن متغیر است. بنابراین، نسبت مقاومت جانبی دینامیک به مقاومت جانبی استاتیک در محدوده ی 0.3 تا 4.9 قرار می گیرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

در این تحقیق، اثر اعمال بار افقی، قائم و جانبی وارده از وسایل نقلیه بر روی تنش برشی بین لایه رویه و اساس، جابه جایی جانبی و طولی رویه و حداکثر کرنش کششی در رویه مورد مطالعه قرارگرفته است. اثرات سه حالت مختلف بارگذاری، شامل اعمال بار قائم، بار قائم و افقی به طور همزمان و بار قائم، افقی و جانبی به طور همزمان مورد بررسی قرارگرفته است. بار از طریق دو آرایش چرخ شامل زوج چرخ و تکی عریض با وزن محور ثابت 2/8 تن و فشار باد kPa600 به سطح روسازی اعمال شده و پاسخ های روسازی در دو دمای 20 و ° C40 تعیین گردیده اند. تحلیل با استفاده از مدل سازی سه بعدی با روش المان های محدود در نرم افزار ABAQUSانجام گرفته است. نتایج نشان دهنده این است که بارگذاری افقی تاثیر قابل توجهی بر کرنش کششی در سطح، تنش برشی بین دولایه و جابه جایی جانبی و طولی دارد. در دمای ° C20، با اعمال بار افقی به میزان 50% بار قائم، برای حالت زوج چرخ، تنش برشی، حداکثر کرنش کششی در سطح، جابه جایی طولی و جابه جایی جانبی، به ترتیب، 76، 286، 329 و 5/15% نسبت به حالت تنها اعمال بار قائم افزایش یافتند. همچنین، نتایج بیانگر این است که چرخ های عریض پاسخ های بزرگ تری را در روسازی نسبت به زوج چرخ ایجاد می کنند. به طوری که جابه جایی طولی و جانبی در دمای 40 درجه در چرخ عریض به ترتیب 7/1 و 8/1 برابر زوج چرخ به دست آمده اند. همچنین، نشان داده شد که در نظر گرفتن بار جانبی تغییر قابل توجهی در کرنش کششی سطح و تنش برشی و حداکثر جابه جایی طولی ایجادشده تحت بار قائم و افقی ایجاد نمی کند. افزایش دما باعث افزایش قابل توجه در کرنش سطحی و جابجایی های طولی و جانبی داشته اما تاثیر قابل توجهی در تنش برشی بین لایه رویه و اساس ندارد.