6136

ارزيابي خستگي سكوي دريايي جاكت فلزي باتوجه به اندركنش شمع-خاك-سازه تحت بار امواج تصادفي

۱۳۹۷

دكتر ناصر شابختي

در سال‌هاي اخير مطالعات بسياري در زمينه طراحي سكوهاي ثابت فراساحلي و همچنين بررسي پاسخ آن‌ها در برابر امواج حدي و زلزله صورت گرفته است. همچنين برآورد ميزان عمر مفيد خستگي اتصالات اين سازه‌ها نيز يكي از چالش‌هاي اصلي كنترل طرح سكو به شمار مي‌رود به گونه‌اي كه روش‌هاي ارزيابي آسيب خستگي در سكوهاي فراساحلي همچنان توسط محقيقن مختلف در حال توسعه مي‌باشد و در اين زمينه كارهاي آزمايشگاهي بسياري نيز صورت گرفته است. از آنجايي كه هزينه تعمير و نگهداري از سكوهاي فراساحلي بسيار زياد است و همچنين با توجه به اينكه كه شكست ناشي از خستگي در اتصالات به صورت ناگهاني و بدون خبر قبلي رخ مي‌دهد، ارزيابي نادرست از آسيبات ناشي از خستگي باعث خصارات اغلب جبران ‌ناپذير جاني و مالي خواهد شد. از طرف ديگر يكي از عوامل بسيار مهم در پاسخ سكوهاي ثابت فراساحلي بحث اندركنش شمع-خاك-سازه است كه پژوهشگران بسياري در مطالعات خود به تاثير زياد آن در نتايج اشاره كرده‌اند؛ ولي با اين حال تمركز اصلي برآورد اثر اندركنش شمع-خاك-سازه در بررسي پاسخ اين سازه‌ها تحت امواج طرح و زلزله بوده و جاي خالي بررسي اثر آن بر ميزان خستگي سكوهاي ثابت فراساحلي ديده مي‌شود. لذا در اين مطالعه بعد از بررسي مدل‌هاي مختلف اندركنش شمع-خاك سازه با استفاده از مدل فنر‌هاي غيرخطي به عنوان مدل مرجع به بررسي ميزان آسيب خستگي در اتصلات ساده يك سكوي جاكت فراساحلي پرداخته شده است. سكوي موردنظر در اين مطالعه يك سكوي جاكت فراساحلي نصب شده در ميدان نفتي واقع در درياي عرب مي‌باشد كه با استفاده از مشخصات هندسي، مشخصات هيدروديناميكي و ژئوتكنيكي محل نصب، مدل‌هاي مختلف در نرم‌افزار ANSYS ايجاد شده و با استفاده از تحليل ديناميكي تاريخچه زماني تحت امواج تصادفي مورد تحليل قرار گرفته و در نهايت ميزان آسيب ناشي از خستگي در اتصلات ساده آن برآورد شده است. از طرفي با توجه به اينكه حجم محاسبات تحليل‌هاي ديناميكي مدل مرجع ياد شده تحت امواج تصادفي بسيار زياد است، از سه مدل خطي ماتريس سختي، فنرهاي مستقل و طول گيرداري نيز براي برآورد ميزان آسيب خستگي در اتصلات ساده سكوي موردنظر استفاده شده است و سپس نتايج خستگي سه مدل خطي ياد شده با نتايج خستگي مدل مرجع مقايسه گرديده است. در نهايت نيز اين نتيجه حاصل شد كه در مدل‌هاي خطي اندركنش شمع-خاك-سازه ماتريس سختي و فنرهاي مستقل، با توجه به اينكه مدل ماتريس سختي داراي انعطاف‌پذيري بيشتري نسبت به مدل فنرهاي مستقل مي‌باشد، ميزان آسيب خستگي در تمام اتصالات بيشتر بوده و دليل آن هم مي‌تواند اين مسئله باشد كه پريود طبيعي سازه با مدل اندركنش ماتريس سختي به پريود پيك طيف امواج نزديك‌تر بوده و اين امر باعث غالب شدن پديده تشديد ديناميكي و به دنبال آن افزايش ميزان آسيب خستگي در اتصالات شده است. ولي در مدل مرجع با توجه به اينكه فونداسيون مي‌تواند بر حسب نيروي وارده از طرف بار امواج، وارد ناحيه غيرخطي شود، لذا با اينكه پريود طبيعي در اين حالت نسبت به پريود طبيعي در مدل‌هاي فنرهاي مستقل و ماتريس سختي به پريود پيك نزديك‌تر مي‌باشد، ولي در اين حالت جذب انرژي توسط فونداسيون به دليل عملكرد غيرخطي لايه‌هاي خاك نزديك بستر غالب شده و سطح تنش در اتصالات كاهش پيدا كرده است و ميزان آسيب خستگي در اتصالات آن نسبت به دو مدل ماتريس سختي و فنرهاي مستقل كمتر شده است. همچنين در مدل طول گيرداري هيچ روند مشخصي در افزايش و يا كاهش ميزان آسيب خستگي اتصالات نسبت به ديگر مدل‌هاي اندركنش ديده نمي‌شود و لذا استفاده از اين مدل جهت درنظر گرفتن اندركنش شمع-خاك-سازه براي برآورد آسيب ناشي از خستگي پيشنهاد نمي‌شود. همچنين قابل ذكر است كه در اين مطالعه از روابط موجود در آئين‌نامه‌هاي معتبر بين‌المللي سازه‌هاي دريايي استفاده شده است.

2/3/2019 12:00:00 AM

63130

1398/02/08