18137

18137

مدل سازي عددي سيستم هاي سلولي ژئوسينتتيكي به روش المان محدود

كارشناسي ارشد

مهندسي ژئوتكنيك

شهريور ماه 1396

دكتر حسين غياثيان

عمران

با توجه به معايب سيستم هاي حفاظت ساحلي موجود، مشكلات خاص كار در دريا، مشكلات عديده ناشي از خوردگي بتن و فولاد، دوام مصالح، ضرورت ساخت و ساز با سرعت بالا، اجراي دقيق و آسان تر سازه ها، صرفه جويي در حجم مصالح، كاهش خطر انهدام سازه ها در هنگام ساخت، حفظ شرايط زيست محيطي و همچنين كاهش هزينه ها، سيستم هاي سلولي ژئوسينتتيكي يا GCS به عنوان روشي نوين در ساخت سازه هاي حفاظت ساحلي اهميت يافته است. با وجود مطالعات گسترده محققين بر روي GCS به عنوان ايده اي نو در ساخت سازه هاي حفاظت ساحل كه مزاياي روش هاي پيشين را دارا و از معايب آنها عاري مي باشد، كماكان سؤالات زيادي پيرامون نحوه عملكرد و رفتار سيستم سلولي ژئوسينتتيكي در مقياس هاي اجرايي و ميداني مطرح مي باشد. در اين راستا مطالعه عددي GCS با ارتفاعي معادل با 10 متر تحت اثر بارگذاري ثقلي و بار امواج دريا به روش المان محدود توسط نرم افزار ABAQUS در اين پژوهش انجام گرفت. پس از ساخت مدل عددي سيستم سلولي ژئوسينتتيكي با ابعاد 2×10×10 متري، متشكل از قاب، پوسته ژئوسينتتيكي و خاك، ضوابط و رواداري هاي مجاز نيروي پوسته و اعضاي قاب و تغييرمكان سازه جهت عملكرد مطلوب و ايمن تبيين گرديد. سپس، با انجام مطالعات پارامتري اثر سختي قاب، تغيير فواصل شبكه قاب، حذف اعضاي داخلي قاب و سختي پوسته ژئوسينتتيكي بر عملكرد سيستم سلولي ژئوسينتتيكي مورد بررسي قرار گرفت. بررسي ها نشان داد، بيشترين مقدار نيروي ژئوگريد و تغييرمكان سيستم در ناحيه فوقاني وجه رويه در مرحله برخورد موج رخ داده و نيروهاي اعضاي قاب در مرحله برخورد موج تقريباً ده برابر اين مقادير در مرحله پر شدن GCS از خاك است. معيار تغييرمكان به عنوان كنترل كننده ترين معيار عملكرد مطلوب شناخته شد كه طبق نتايج حاصل، افزايش سختي، كاهش فواصل شبكه و عدم حذف اعضاي داخلي قاب و نيز افزايش سختي پوسته به كنترل آن كمك مي كند. در پايان، با توجه به نتايج حاصل از مطالعات پارامتري پيشنهادهايي جهت بهينه سازي طرح سيستم سلولي ژئوسينتتيكي و نيز طرح بهينه GCS با ابعاد 2×10×10 متري ارائه گرديد. واژه‌هاي كليدي: سيستم سلولي ژئوسينتتيكي، GCS، بارگذاري امواج، مدل سازي عددي، المان محدود

1396/09/15

12/6/2017 12:00:00 AM

Iran has long coastlines in the north and south that possess special importance from economic, social, political and even military viewpoints. In the northern coasts of country, water level rising has caused plenty of damage to coastal areas and buildings. Also, the ports built on the south coasts of country will loose their efficiency due to filling by sediments. Therefore, it is essential to consider specific measurments to avoid erosion caused by waves. Due to disadvantages of existing coastal protecting systems, particular problems of working in the sea, several difficulties resulting from erosion of concrete and steel, material durability, necessity of faster and easier and more accurate construction, saving in the materials volume, reduction of destruction risk of structures, environmental conditions and also reduction in the costs, geosynthetic cellular system (GCS) has been the focus of a significant amount of studies as a novel method to construct coastal protection structures which overcomes many of the disadvantages of pervious methods and employs the concept of reinforced soil. Nevertheless, there are many questions about performance of GCS in the construction and field scales. GCS is composed of a frame, geosynthetic membrane and soil. In this research, the behaviour of a 10 meter height GCS under gravity and wave loads has been investigated through numerical studies using finite element method with ABAQUS software. After generating numerical model of a 10×10×2 m GCS, allowable induced force and deformation tolerances of frame members and geosynthetic membranes for safe and favourable performance of GCS has been explained. Then, the effect of frame rigidity, frame members spacing, internal frame members removal and geosynthetic rigidity has been investigated by parametric studies. Finally, due to the results of parametric studies, some suggestions about optimization of geosynthetic cellular system and an optimized design of a 10×10×2 m GCS has been presented. Keywords: Geosynthetic Cellular System, GCS, Wave loading, Numerical modeling, Finite element.