مسیرهای جدید برای سازه های ساحلی بتنی مسلح

New directions for reinforced concrete coastal structures

چکیده

مقدمه

چاره ناپذیری خوردگی در سازه‌های ساحلی ساخته شده با مصالح سنتی

تعیین میزان مسئولیت خوردگی پل‌ها و سازه‌های بزرگراه

پاسخ به یک چالش روزافزون

فن اوری مواد کم مصرف و ابزارهای جدید

پیامدهای شدید، نیازمند راه حل‌های متفاوتی است

نوع سازه و اجزاء که بیشترین بهره را از راه حل‌های FRPRC می‌برند

ترکیب

کاربردها

دیوارهای ساحلی

پی پل

روبناهای سطح پایین

نمونه‌های اعتبار سنجی

پل Ulenbergstrasse ، دوسلدورف، آلمان 1986 (GFRPPC)

پل شینمیا، ژاپن 1988 (CFCC-PC)

پل Beddington Trail ، کلگری، آلبرتا 1993 (CFCC و CFRP-PC)

اسکله بندرگاه هال، خلیج Fundy ، Nova Scotia 1999 (GFRP-RC)

پل McKinleyville ، ویرجینیای غربی، 1998 (GFRP-RC)

پل Val-Alain ، کبک 2004 (GFRP-RC)

پل نوآوری ، Coral Gables ، FL 2016 (GFRP-RC ، BFRPRC و CFRP-PC)

پل رودخانه هالز، Homosassa، FL 2019 (GFRP-RC & CFRPPC)

اسکله نوآوری ، Coral Gables ، FL 2019 (GFRP-RC & BFRPRC)

خیابان 23 NE بر روی آبراه Ibis ، شهر lighthouse point ، FL 2020 (GFRP-RC/PC & CFRP-PC)

US-41 به سوی شمال بر فراز نهر شمالی، osprey ، FL 2020 (GFRP-RC)

مقایسه هزینه‌ها برای راه حلهای FRP-RC

نتیجه گیری

اختصارات

منابع

چکیده

در طی قرن گذشته، سازه‌های ساحلی برای کاربردهای زیرساختی به طور معمول با الوار، تیر فولادی و/یا بتن مسلح/پیش تنیده ساخته شده‌اند. با توجه به تمایل صاحبان سرمایه برای افزایش عمر مفید؛کاهش نگهداری، تعمیر و بازسازی؛ مسئولیت؛ تاب آوری؛ و پایداری، واضح است که مصالح ساختمانی سنتی بدون مداخلات ادواری و پرهزینه نمی‌توانند به طور قابل اطمینانی این چالش‌ها را رفع کنند. چندین دهه است که کامپوزیتهای پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) با موفقیت برای برنامه‌های مقاوم سازی پل مورد استفاده قرار می‌گیرند و توانایی آنها در کاهش هزینه‌های نگهداری، افزایش طول عمر و افزایش قابل توجه در ماندگاری طراحی به اثبات رسیده است. این مقاله یک نمونه معرف از این کاربردها را بخصوص در رابطه با تقویت داخلی سازه‌های بتنی در کاربردهای غیرفعال (RC) و پیش تنیده (PC) بررسی می‌کند و آنها را با تأثیر وابسته به زمان و هزینه خوردگی در زیرساخت‌های حمل و نقل مورد مقایسه قرار می‌دهد. توسعه اخیر دستورالعمل‌های معتبر طراحی در جوامع مهندسی ایالات متحده و بین المللی را بطور خلاصه بیان می‌کند و نمونه‌هایی از RC/PC  را در مقابل FRP-RC/PC برای نشان دادن مزیت پایدار (اقتصادی و زیست محیطی) سازه‌های مرکب در محیط ساحلی ارائه می‌دهد. 

مقدمه

در طی قرن گذشته، سازه‌های ساحلی برای کاربردهای زیرساختی به طور معمول با الوار، تیر فولادی و/یا بتن مسلح/پیش تنیده ساخته شده‌اند. با توجه به تمایل صاحبان سرمایه برای افزایش عمر مفید(1-3)؛کاهش نگهداری، تعمیر و بازسازی؛ مسئولیت (4،5)؛ تاب آوری (6)؛ و پایداری (7)، مشخص شده است که مصالح ساختمانی سنتی بدون مداخلات ادواری و پرهزینه نمی‌توانند به طور قابل اطمینانی این چالش‌ها را رفع کنند ((8،9) صص1-2). این مشاهده با افزایش شکاف بین هزینه‌های عملیاتی و نگهداری در مقابل سرمایه گذاریهای ثابت برای زیرساخت‌های عمومی تقویت شده است (10). 

نتیجه گیری

آرماتور  FRP با بیش از 30 سال کاربرد میدانی در سازه‌های پل، به عنوان یک ماده قابل اعتماد و با دوام ثابت شده است که می‌تواند تقاضای مالکان را برای افزایش عمر مفید، کاهش هزینه‌های نگهدار ، تاب پذیری و پایداری برآورده سازد. با توجه به اینکه تقریباً 300 پل با استفاده از آرماتور FRP و پیش تنیدگی در ایالات متحده و کانادا اجرا شده است، جامعه مهندسی راه و ساختمان اعتبار قابل توجهی را به دست آورده است. استفاده از این راه حل مقرون به صرفه از بسیاری از خطرات همیشگی خوردگی و تلاشهای حفاظتی در آینده که در حال حاضر برای پل‌های ساحلی و به همین ترتیب زیرساخت‌های روباز مورد نیاز است، جلوگیری می‌کند. انجام مطالعات مقایسه‌ای بیشتر بر روی ساختارهای معاصر با استفاده از LCC و LCA برای شناسایی جامع راه حل‌های بهینه اقتصادی و زیست محیطی برای طرح های پایدار حائز اهمیت است.

Abstract

Within the last century, coastal structures for infrastructure applications have traditionally been constructed with timber, structural steel, and/or steel-reinforced/prestressed concrete. Given asset owners’ desires for increased service-life; reduced maintenance, repair and rehabilitation; liability; resilience; and sustainability, it has become clear that traditional construction materials cannot reliably meet these challenges without periodic and costly intervention. Fiber-Reinforced Polymer (FRP) composites have been successfully utilized for durable bridge applications for several decades, demonstrating their ability to provide reduced maintenance costs, extend service life, and significantly increase design durability. This paper explores a representative sample of these applications, related specifically to internal reinforcement for concrete structures in both passive (RC) and pre-tensioned (PC) applications, and contrasts them with the time-dependent effect and cost of corrosion in transportation infrastructure. Recent development of authoritative design guidelines within the US and international engineering communities is summarized and a examples of RC/PC verses FRP-RC/PC presented to show the sustainable (economic and environmental) advantage of composite structures in the coastal environment.

Introduction

Within the last century, coastal structures for infrastructure applications have traditionally been constructed with timber, structural steel, and/or steel-reinforced/prestressed concrete. Given public infrastructure owners’ desire for increased service-life [1–3]; reduced maintenance, repair and rehabilitation liability [4, 5]; resilience [6]; and sustainability [7], it has become self-evident that traditional construction materials cannot reliably meet all these challenges for long-life coastal structures without periodic and often costly intervention ([8, 9] pp. 1–2). This observation is reinforced by the expanding gap between Operation and Maintenance expenditures, verses Capital investment for public infrastructure [10]. 

Conclusion

Over more than 30 years of field applications in bridge structures, FRP reinforcement has proved to be a reliable and durable material, able to fulfill the owners’ demand for increased service-life, reduced maintenance costs, resilience, and sustainability. Considering that almost 300 bridges have been completed using FRP reinforcement and prestressing in the US and Canada, there is substantial validation available for the structural engineering community. Embracing this cost-effective solution would avoid much of the ever-present risk of corrosion and future preservation efforts that are currently needed for coastal bridges and similarly exposed infrastructure. Additional comparative studies on contemporary structures using both LCC and LCA are important for holistically identifying the optimal economic and environmental solutions for sustainable designs.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مسیرهای جدید برای سازه های ساحلی بتنی مسلح

New directions for reinforced concrete coastal structures

مایع سازی آنی دریا بستر متخلخل تحت عملیات لرزه ای عمودی

Momentary liquefaction of porous seabed under vertical seismic action

تاریخچه مقاله

چکیده

1.معرفی

2. معادلات حاکم و راه حل های عمومی

2-1 معادلات موجود در بستر دریا

2-2 راه حل های تحلیلی برای متغیرهای واکنش

3. ویژگی های واکنش ناشی از زمین لرزه در بستر پر منفذ دریا

4. مایع سازی لحظه ای بستر دریا

4-1 معیارهای مایع سازی لحظه ای

4-2 عمق مایع سازی مناطق دریایی

5- نتیجه گیری

چکیده

ارزیابی پتانسیل مایع شدن، نقش مهمی در طراحی سازه های دریایی و تاسیسات دریایی دارد. با این حال، پدیده مایع سازی بستر پر منفذ دریا تحت عمل زلزله شدید به طور سنتی نادیده گرفته می شود. این مقاله با هدف کشف مکانیزم مایع سازی موقت در بستر پر منفذ دریایی از طریق راه حل های جدید تحلیلی واکنش دریائی ناشی از تحریک لرزه ای عمودی، ارائه شده است. بر اساس شرایط مرزی در سطح و عمق بستر دریا، جابجایی های ایجاد شده و فشار منافذ در رسوب به طور دقیق به عنوان عملکرد عمق آب دریا، پارامترهای دریایی و ویژگی های لرزه ای سنگ بستر در ننظر گرفته شده است. معیار مایع سازی زمین لرزه که در بستر دریا گسترش یافته است، با استفاده از مفهوم فشار ناشي از انفجار، به کار گرفته می شود. بدون ابهام در این مقاله، زمین‌های دریایی با خواص مختلف در تجزیه و تحلیل پارامتری به عنوان نماینده انتخاب شده اند. نتایج نشان می دهد که مایع سازی دریایی می تواند تحت تاثیر پارامترهای آب دریا، پارامترهای بستر دریا و پارامترهای حرکت زمین لرزه قرار گیرد. کشف مهم این است که این مفهوم جاری که اثر حرکت عمودی روی مایع سازی زمین ناچیز است، ممکن است همیشه درست نباشد.

5- نتیجه گیری

هدف از اين مقاله، تحليل پديده مايع سازی لحظه اي بستر پر منفذ ددریایی تحت عمل زمين لرزه عمودي است که به طور سنتي در مهندسي زلزله ژئوتکنيکي ناديده گرفته شده است. لازم به ذکر است که مکانیزم لحظه ای که در اینجا مورد بحث قرار گرفته، تئوری تخریب پذیری که متفاوت از تئوری پس مانده ها بر اساس تجزیه و تحلیل الاستیک است را ایجاد می کند. بنابراین، نتیجه گیری های این مقاله مایع سازی لحظه ای را محدود میکند ولی در عوض یک مقدار پس مانده ناشی از ایجاد فشار منافذ در زیر برش چرخه بااعث این اتفاق می شود. راه حل های تحلیلی جابجایی های القایی و فشار منافذ به صورت ریاضی به عنوان عملکرد عمق آب دریا، خواص خاک، ضخامت بستر، فرکانس و دامنه تحریک به دست می آیند. یافته مهم این است که درک کنونی که اثر حرکت عمودی بر روی مایع سازی خاك تاثیر می گذارد ناچیز است و همیشه نمی تواند درست باشد و نتیجه های زیر می تواند خلاصه شود: (1) حتی اگر میزان اشباع تنها کمی کمتر از اشباع کامل باشد، تأثیر آن بر واکنش ناشی از لرزه ای مثل انقباض و فشار منافذ قابل توجه است.

Abstract

The evaluation of potential liquefaction is an important part in the design of marine structures and offshore installations. However, the liquefaction phenomenon of porous seabed under the action of strong earthquake is traditionally been ignored. This paper aims to explore the momentary liquefaction mechanism of porous seabed through the newly analytical solutions of seabed response induced by vertical seismic excitation. Based on the boundary conditions at the surface and bottom of the seabed, the induced displacements and pore pressure in the sediment are rigorously derived as a function of seawater depth, seabed parameters and seismic characteristics of bedrock. A criterion of earthquake liquefaction in the seabed is developed, employing the concept of induced excess pore pressure. The representative cohesionless marine soils with different properties are selected in the parametric analysis. The results show that the liquefaction of seabed could be influenced by seawater parameters, seabed parameters and earthquake ground motion parameters. The significant finding is that current understanding that the vertical motion effect on soil liquefaction is negligible may not always hold true.

5. Conclusions

The aim of this paper is to analyze the momentary liquefaction phenomenon of porous seabed under the action of vertical earthquake, which has traditionally been ignored in geotechnical earthquake engineering. It should be noted that the momentary mechanism discussed here adopts poro-elastic theory, which is different from the residual one based on elasto-plastic analysis. Therefore, the conclusions drawn in this paper are limited to the momentary liquefaction instead of the residual one caused by the build-up of pore pressure under cyclic shearing. The analytical solutions of the induced displacements and pore pressure aremathematically derived as a function of seawater depth, soil properties, seabed thickness, excitation frequency and amplitude. The significant finding is that current understanding that the vertical motion effect on soil liquefaction is negligible may not always hold true and the following conclusions could be summarized: (1) Even if the degree of saturation is only slightly below full saturation, its impact on the seismically induced response such as displacement and pore pressure is significant.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مایع سازی آنی دریا بستر متخلخل تحت عملیات لرزه ای عمودی

Momentary liquefaction of porous seabed under vertical seismic action

آزمایش نمونه اولیه برای حذف جزئی و نفوذ مجدد سکوی دلفین مهاربند با فونداسیون های (پی) سه باکتی

Prototype testing for the partial removal and re-penetration of the mooring dolphin platform with multi-bucket foundations

چکیده
1- مقدمه
2- ویژگیهای محل و روشهای آزمایش
3- نتایج آزمایش
1- 3 روشهای محاسبه اصطکاک سطحی
2- 3 تجزیه و تحلیل اصطکاک سطحی
3- 3 پردازش حذف و جداسازی
4- 3 پردازش نصب مجدد و تنظیم مجدد
4- نتایج

چکیده

آزمایشات حذف و جداشدگی جزئی، تنظیم و نفوذ مجدد برروی پلتفرم دلفین مهاربند با فونداسیون های (پی) سه باکتی پس از هفت سال کار اجرا گردید. زمانی که فشار تفاضلی داخلی و خارجی به درون فونداسیون های باکتی نفوذ کرد، مقاومت برشی خاک اطراف پوشش (حفاظ) باکت با خاک سالم و یکپارچه پس از نصب تفاوت داشت. به خاطر اثر تنظیم ، مقاومت برشی جانبی در امتداد پوشش افزایش می یابد. در زمان عملیات های نصب مجدد و حذف (جداشدگی) ، ضریب مقاومت برشی یک عامل متغیربرحسب زمان مهم برای تعیین اصطکاک سطحی یا پوسته ای فونداسیون به شمار می رود. ضرایب مقاومت برشی بدست آمده با ثبت نمونه اولیه و روشهای نظری در خاکهای چسبنده باروشهای تنش کل تا تنش موثر مقایسه شده اند. به علاوه، آزمایشات نمونه اولیه نشان می دهد که فونداسیون ها می توانند در برابر نیروهای حذف و جداشدگی که به خاطر اثر تنظیم پس از زمان کاری طولانی، بسیار بزرگتر از نیروهای نفوذ هستند، مقاومت کنند. نتایج بدست آمده افزایش 85 درصدی مقاومت خاک پس از هفت سال برای فونداسیون های سه باکتی با قطر 6 متر و عمق نفوذ 5. 8 متر را نشان می دهد. ضمناً، روش ساخت و بهره برداری از فونداسیون های سه باکتی و تجزیه و تحلیل نیروهای استخراج برای حذف و جداشدگی جزئی نیز مشخص شده است. نتایج آزمایش از حذف و جداشدگی موفقیت آمیز با فشار زیاد بدون گسیختگی پلاگ خاک درون باکت ها با کنترل تخلیه پمپ در داخل باکت ها و استفاده مجدد از سازه با فونداسیون های چند باکتی پس از هفت سال کاراولیه، حمایت می کند.

1- مقدمه

فونداسیون های باکتی، نوعی فونداسیون اثربخش در هزینه و امیدوارکننده برای مهندسی اقیانوس می باشند [6-1]. در میان هزینه های پژوهش و بررسی های زمین شناسی، مواد، ساخت و نصب، مهمترین صرفه جویی ها دربخش نصب بوده است که دلیل این امر تکنولوژی خودنصب شده می باشد. به تجهیزات پیچیده ای برای نصب و جرثقیل های بارج(شناورهای دریایی) بزرگ گران قیمت نیاز نمی باشد. زمان نصب، که معمولاً 24 ساعت است، در مقایسه با چندین روز که برای نصب فونداسیون پلتفرم معمولی مورد نیاز می باشد، به میزان زیادی کوتاه شده است. اولاً، فونداسیون باکتی تحت بار مرده اش به صورت جزئی به درون خاکها نفوذ می کند. سپس، فشار تفاضلی قسمت بالای فونداسیون، بین فشار هیدرواستاتیکی آب بیرون باکت و فشار کاهش یافته آب درون باکت، که با پمپاژ آب گیرافتاده در داخل محفظه باکت از بالای باکت به علاوه وزن ایجاد شده است، می توانند موجبات نفوذ بیشتر فونداسیون به عمق مطلوب را فراهم آورند. فونداسیون های باکتی از ظرفیت باربری قابل توجه، صحت تعیین موقعیت و تحرک پذیری بالایی برخوردارند، که از آنها به عنوان راه حل های موثری برای لنگرانداختن در آبهای عمیق و همچنین به عنوان فونداسیون های سازه های جکت، دکل های جک آپ، سازه مهاربند، و توربین های بادی دریایی استفاده شده است [12-7]. ضمناً، از سازه های جابجاشونده با فونداسیون های باکتی می توان در محل های مختلف مجدداً استفاده نمود و حذف و جداشدگی سازه پس از بهره برداری، محلی تمیز فراهم می نماید که با نگرانیهایی سازگار با محیط زیست مطابقت دارد.

4- نتایج

آزمایش نمونه اولیه پلتفرم دلفین مهاربند با فونداسیون های سه باکتی برای حذف جزئی و نفوذ مجدد، شرح داده شده است. با کنترل تخلیه پمپ به داخل/ بیرون فونداسیون های باکتی، حذف، تنظیم و نفوذ صورت گرفت. آزمایش انجام شده راجع به قابلیت حذف MDP2 با فونداسیون های باکتی پس از هفت سال کار از سال 1999 تا 2006 توضیح داده و به توسعه روشهای طراحی برای سازه های دریایی نگه داشته شده با فونداسیون های باکتی کمک می نماید. به علاوه، یکی از نکات حیاتی آن است که مقاومت برشی خاک بازسازی شده مجدداً تحکیم شده باید در محاسبه عملی با زمان تنظیم مد نظر قرار گیرد. متعاقباً، فونداسیون ها می توانند در برابر نیروهای حذف بزرگتر از نیروهای نفوذ، مقاومت نمایند. نتایج بدست آمده در این مقاله افزایش 85 درصدی مقاومت پس از هفت سال برای فونداسیون های سه باکتی، با قطر باکت 6 متر و عمق نفوذ 5. 8 متر را نشان می دهد. بنابراین، محاسبه نظری اصطکاک سطحی برای فونداسیون های باکتی سخت و دشوار بوده و شامل یک سری پارامترهای متغیر نظیر ویژگیهای خاک (به ویژه پلاستیسیته)، اثرات تنظیم، و وسایل نفوذ (با فشار کاهشی یا خود وزنی) می باشد. مطالعات آتی پیرامون مقاومت برشی رس بازسازی شده و مجدداً تحکیم شده اطراف پوشش های باکت، توصیه هایی در رابطه با تعیین مقاومت استخراج در طرح های عملی مطرح نموده و روی آنها کار خواهند کرد، و به خاطر اتلاف فشار منفذی اضافی، افزایش تنش های موثر افقی و اثر تیکسوتروپی، ضریب اصطکاک فصل مشترک درونی و بیرونی، با گذشت زمان افزایش می یابد.

Abstract

The partial removal, adjusting, and re-penetrating tests were carried out on a mooring dolphin platform with three-bucket foundations after a seven-year service. When the bucket foundations were penetrated by internal and external pressure differential, the soil shear strength around the bucket skirt was different from that of the intact soil after installation. The side shear strength along the skirt may be increased with time due to the set-up effect. The shear strength factor α is an important time-varying factor to determine the skin friction of the foundation during installation and removal operations. The shear strength factors obtained by prototype records and theoretical methods in cohesive soils are compared, from total stress to effective stress methods. In addition, the prototype tests show that the foundations will be able to resist removal forces that are significantly larger than penetration forces due to the set-up effect after a long working time. The results show an 85% increase in the soil resistance after seven years for the three-bucket foundations with diameters of 6 m and penetration depths of 8.5 m. Meanwhile, the construction procedure and operation of the three-bucket foundations and the analysis of the extraction forces are also given for the partial removal. The test results support the successful removal by a reasonable overpressure without soil plug failure inside the buckets by controlling the pump discharge inside the buckets and reutilizing the structure with multi-bucket foundations after an initial service period of seven years.

1- Introduction

Bucket foundations are a promising cost-effective type of foundation for ocean engineering [1–6]. Among the costs of geotechnical investigation, material, fabrication and installation, the most significant savings are from installation due to self-installed technology. No complex installation equipment and expensive large crane barges are required. The installation time, which is normally within 24 h, is greatly shortened compared with the several days required for a conventional platform foundation. First, the bucket foundation partially penetrates the soils under its dead weight. Then, the differential pressure across the top of the foundation, between the hydrostatic water pressure outside of the bucket and the reduced water pressure inside the bucket, created by pumping out the water trapped inside the bucket chamber from the top of the bucket, in addition to the weight, can trigger further penetration of the foundation to the desired depth. Bucket foundations also have significant bearing capacity, high positioning accuracy, and mobility, which have been successfully applied as effective solutions for anchoring in deep water and have also been applied as the foundations of jacket structures, jack-up rigs, mooring structure and offshore wind turbines [7–12]. Meanwhile, relocatable structures with bucket foundations can be reused at different sites, and the removal of the structure also provides a clean site after exploitation which accommodates environment-friendly concerns.

4- Conclusions

Prototype testing of a mooring dolphin platform with three-bucket foundations for partial removal and re-penetration is described. Removal, adjustment and penetration were achieved by controlling the pump discharge into/out of the bucket foundations. The test demonstrates the removability of MDP2 with bucket foundations after seven service years from 1999 to 2006 and contributes to the development of design procedures for offshore structures supported by bucket foundations. In addition, it is of vital importance that the shear strengths for reconsolidated remolded soil should be considered in the practical calculation with the set-up time. Consequently, the foundations would be able to resist removal forces significantly larger than the penetration forces. The results in this paper show an increase of 85% in resistance after seven years for the three-bucket foundations, with a bucket diameter 6 m and penetration depth of 8.5 m. Therefore, the theoretical calculation of skin friction for bucket foundations is a difficult task, involving a series of variable parameters such as soil characteristics (especially plasticity), set-up effects, and penetration means (by underpressure or by self-weight), etc. Recommendations for the determination of extraction resistance in practical designs would be worked out via further studies on the shear strength of reconsolidated remolded clay around bucket skirts, and the inner and outer interface friction factor increasing with time due to the dissipation of excess pore pressure, increase of horizontal effective stresses and the thixotropy effect.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آزمایش نمونه اولیه برای حذف جزئی و نفوذ مجدد سکوی دلفین مهاربند با فونداسیون های (پی) سه باکتی

Prototype testing for the partial removal and re-penetration of the mooring dolphin platform with multi-bucket foundations

روشی جدید برای ارزیابی ساختاری ساختار روسازه سکوهای دریایی در معرض انفجارهای هیدروکربن

A New Method for Structural Assessment of Topside Structure subjected to Hydrocarbon Explosions

چکیده
1) مقدمه
2) روشی جدید برای ارزیابی سازه‌ای روسازه سکو تحت بارهای انفجار
3) سازه هدف
4) ارزیابی بارهای انفجار
۴-۱ انتخاب سناریوهای انتشار گاز و شبیه‌سازی‌ها
۴-۲ انتخاب سناریوهای انفجار گاز و شبیه‌سازی‌ها
5) محاسبه بسامد انفجار گاز
۵-۱ بسامد ابر گازی
۵-۲ احتمال اشتعال
6) آنالیز غیرخطی پیامد سازه‌ای
۶-۱ مدلسازی المان محدود
۶-۲ نتایج پاسخ سازه‌ای غیرخطی تحت بارهای انفجار
7) ارزیابی سازه‌ای
۷-۱ منحنی تجاوز پیامد از حد بحرانی
۷-۲ پیامد سازه‌ای در سطح ریسک قابل‌قبول
8) نتیجه‌گیری

چکیده

هدف اصلی این تحقیق پیشنهاد روش جدیدی برای ارزیابی سازه‌ای روسازه‌های سکوهای دریایی تحت انفجارهای هیدروکربنی است. در این مطالعه، سناریوهای انتشار و انفجار متعددی از طریق روش احتمالاتی انتخاب، و سپس آنالیز می‌شوند تا بارهای انفجار واقعی مشخص شوند. در مرحله بعد، مجموعه‌های بارهای انفجار واقعی حاصل از شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) از طریق نرم‌افزار رابط CFD و آنالیز المان محدود (FEA) منتقل، و در نهایت پیامدهای سازه‌ای غیرخطی آنالیز می‌شوند. پیامدهای سازه‌ای بارهای انفجار واقعی، که از طریق آنالیز المان محدود بررسی می‌شوند، برای منحنی تجاوز پیامدهای سازه‌ای از حد بحرانی بکار می‌روند که روش جدیدی برای ارزیابی سازه‌ای پیشنهادی این مطالعه است. این منحنی می‌تواند عدم قطعیت ناشی از ساده‌سازی بار، سازه و روش را کمتر کند. علاوه بر این، می‌توان رفتار سازه‌ای روسازه سکو را، تحت انفجارهای با سطح ریسک قابل‌قبول، از طریق همین منحنی مستقیماً مشخص کرد.

8- نتیجه‌گیری

اهداف این مطالعه ابداع روش جدیدی برای ارزیابی سازه‌ای روسازه سکوهای دریایی در رویدادهای انفجار، و اثبات این روش از طریق مثالی کاربردی بود. روش جدید از بارهای انفجار واقعی برای آنالیز پاسخ‌های سازه‌ای بهره می‌گیرد، در حالی‌که، در روش فعلی از بارهای ایده‌ال‌شده استفاده می‌شود.
در روش جدید، برای انتقال بارهای واقعی از CFD به FEM از نرم‌افزار رابط «فلکس تو داینا» استفاده می‌شود. علاوه بر این، برای ارزیابی سازه‌ای روسازه سکو، منحنی تجاوز پیامد از حد بحرانی تحت بار انفجار واقعی و بسامد انفجار پیشنهاد شد.
با توجه به نتایج این مطالعه، می‌توان به نتایج زیر دست یافت:
• روش جدیدی برای ارزیابی سازه‌ای با درنظرگیری بارهای انفجار واقعی معرفی شد.
• مجموعه پاسخ‌های سازه‌ای با بارهای انفجار واقعی در چند سناریوی انفجار آنالیز شدند.
• روشی برای ارزیابی سازه‌ای روسازه سکو با بهره‌گیری از منحنی‌های تجاوز پیامد از حد بحرانی پیشنهاد شد.

Abstract

The primary aim of this study is to propose a new method for structural assessment of topside structures on offshore installations subjected to hydrocarbon explosions. In the present study, lots of dispersion and explosion scenarios are selected by probabilistic approach, and analyzed for definition of actual explosion loads. Then, sets of actual explosion loads from CFD simulation are transferred by interface program between CFD and FEA, and nonlinear structural consequence analyses is performed. The structural consequences under actual explosion loads investigated by FEA are used for a consequence exceedance curve which is a new method for structural assessment proposed in this study. The consequence exceedance curve can reduce uncertainties from simplification of load, structure and procedure. In addition, it can be directly found the structural behavior of topside structure under explosions at risk acceptance level by consequence exceedance curve.

8- Conclusions

The objectives of this study were to develop a new method for the structural assessment of topside structure on offshore installations in explosion events, and demonstrate the method with an applied example. The new method uses the actual explosion loads for the analysis of structural responses, in contrast to the existing procedure, which uses the idealized loads.
In the new procedure, an interface program named FLACS2DYNA is applied to transfer the actual loads from CFD to FEM.
In addition, the consequence exceedance curve based on the structural response under actual explosion loads and explosion frequency is suggested for the structural assessment of topside structure. Based on the results of this study, the following conclusions and insights can be drawn.
x A new method for the structural assessment considering the actual explosion loads is introduced.
x The series analysis of structural response with the actual explosion loads of a number of explosion scenarios is performed.
x A method for the structural assessment of the topside structure using consequence exceedance curves is suggested.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روشی جدید برای ارزیابی ساختاری ساختار روسازه سکوهای دریایی در معرض انفجارهای هیدروکربن

A New Method for Structural Assessment of Topside Structure subjected to Hydrocarbon Explosions

تحمل بار جانبی اسکله دریایی پایه بلند با استفاده از ستون های مایل

Lateral load bearing capacity of offshore high-piled wharf with batter piles

چکیده

1 مقدمه

2. مدل های عددی اسکله پایه بلند: تعریف

3 مدل سازی عنصر محدود برای یک ستون منفرد

4-آنالیز المان محدود در خمش ستونی با ستون های مایل

5 رابطه بار و جابجایی در اسکله ستون بلند در ستون های مایل

6 نتیجه گیری

چکیده
     درک چگونگی تحمل بار جانبی اسکله پایه بلند، دارای ارزش کاربردی جهت طراحی ساختمانی می باشد، و تحمل بار جانبی افقی انحنا برای آنالیز رفتار یک اسکله پایه بلند اهمیت دارد. در این مقاله، نمونه های محدود المان های اسکله پایه بلند در نرم افزار های المان محدود ساخته شده است تا رفتار نیروی جانبی وارده بررسی شود.
     آنالیز های پارامتری بر طرز کار ستون های منفرد توسط شیب ها و مقاطع مختلف تحت میزان متفاوتی از بار انجام گرفته است. رفتار خمش با ستون های مایل تحت نیروهای جانبی متفاوت بحث شده است. در این مقاله فرمول های نیروی جانبی در مقایسه با جابجایی افقی برای ستون منفرد و اسکله پایه بلند محاسبه و ارائه شده اند. شبیه سازی عددی که حاصل جابجایی راس ستون هستند، به فرمول های تئوری ارائه شده در این مقاله نزدیک می باشد. این فرمول ها که شرح دهنده رابطه بین جابجایی بالایی و سختی، و شیب و نیرو می باشند، جهت تعیین ظرفیت تحمل بار افقی اسکله پایه بلند با ستون های مایل مفید می باشند و نظارت ایمنی به موقع اسکله ستون بلند در کاربرد عملی تحقق می بخشند.
1-مقدمه
     ساختارهای اسکله پایه بلند بطور گسترده در مهندسی اقیانوس و بندر بکار می روند، که سازه های اسکله ای پایه بلند در 3 دهه گذشته گواه آن می باشد. نیروی اصلی بر ساختمان اسکله پایه بلند بصورت افقی است که توسط نیروی موج، نیروی جریان، نیروی باد و نیروی ضربه کشتی ایجاد می شود. درحالیکه در میان این نیروها، نیروی کشتی بعلت بزرگترین اندازه بیشتر از بقیه موارد بخصوص در اسکله های دریای آزاد مورد تاکید قرار دارد.
با در نظر گرفتن اینکه ظرفیت نیروی جانبی ستون عمودی محدود است، اسکله های پایه بلند با ستون های خمیری به طور گسترده در سازه های دریایی استفاده می شوند تا به حداکثر تقویت در ظرفیت نیروی جانبی دست یابند. هرچند با توسعه کشتی های بزرگتر و افزایش تقاضا برای امنیت، انتظار می رود که اسکله های ستون بلند، مقدار بیشتری از نیروی افقی را تحمل کنند. تغییر شکل ساختار اسکله به دلیل نیروهای افقی بعنوان یک نگرانی اصلی در عملکرد ایمن آن و یک مشکل پراهمیت مهندسی توسط مهندسان بشمار می آید.
6. نتیجه گیری
     جهت مطالعه رفتار عملکردی اسکله ستون بلند دریایی تحت نیروی جانبی، مدل های المان محدود ستون منفرد و اسکله پایه بلند در نرم افزار المان محدود کلی )ANSYS) ساخته شد. پارامترهایی شامل شیب، سطح مقطع ستون ها، و بزرگی نیروی جانبی جهت آنالیز ستون منفرد در نظر گرفته شد. شیب ستون های خمیری به ترتیب 1:7، 1:6، 1:5، 1:4، و 1:3 بود. رابط ستون-خاک با استفاده از المان سطح تماس در ANSYSمدل سازی شد. بر روی رفتار سازه خمیده با ستون های خمیری تحت نیروی جانبی بحث شد. بر اساس نتایج آنالیز از مدل های این مطالعه، نتیجه گیری های ذیل استنتاج شد.

پروژه تحلیل خطرات طبیعی و بشری سکوهای فراساحلی (ARGO): ارزیابی خطرات NA-TECH در سیستم های نفتی دریایی

The ARGO Project: assessing NA-TECH risks on offshore oil platforms

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پروژه تحلیل خطرات طبیعی و بشری سکوهای فراساحلی (ARGO): ارزیابی خطرات NA-TECH در سیستم های نفتی دریایی

The ARGO Project: assessing NA-TECH risks on offshore oil platforms

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

ارزیابی طول عمر یک سکوی دریایی چند منظوره: ترکیبی از تولید انرژی باد و موج

Life Cycle Assessment of a multi-use offshore platform: Combining wind and wave energy production

چکیده
1- مقدمه
2- مواد و روش ها
2-1 جمع آوری اطلاعات
2-2 فهرست گیری از مدت عمر محصولات
2-2-1 توربین بادی دور از ساحل و سکوی WEC
2-2-2 ایستگاه فرعی دور از ساحل
2-2-3 کابل های ولتاژ قوی و ولتاژ متوسط
2-2-4 حمل و نقل
2-2-5 عملیات اجرایی و تعمیر و نگهداری
2-2-6 استفاده از سطح
2-2-7 طرح های پایان چرخه (EoL)
2-2-8 کیفیت داده
3- بحث و نتیجه گیری
3-1 دورنمای کلی
3-2 تحلیل طرح ها
3-3 دیگر مفاهیم غوطه وری
4- نتیجه گیری نهایی

چکیده
به خاطر افزایش تقاضا در استفاده از محدوده اقیانوس برای تولید انرژی و غذا، استفاده های چند منظوره از نواحی دریایی دارای اهمیت بوده است. در اینجا، یک طرح متحرک قابل شناور جدید وجود دارد که مبدل های انرژی بادی و موجی را مرتبط نموده و برحسب قابلیت پایداری زیست محیطی بررسی شده است. LCA به عنوان روش شناسایی، برای ارزیابی ظرفیت های زیست محیطی محصول/کارایی شامل تمامی مراحلی که تجربه می نمایند، بوده است که آنها را به ابزاری عالی برای تعیین ظرفیت های زیست محیطی سیستم های انرزی تجدیدپذیر تبدیل می کند به خاطر اینکه در طول عملیات به طور قابل ملاحظه ای کمتر تحت فشار قرار گرفته اند. در این بررسی، LCA در مزرعه تولید انرژی ، تشکیل شده از سکوهای چند کاربرده بادهای غیرساحلی، اجرایی شده است. نتایج نشان داده اند که تولید این سکوها به عنوان منبع اصلی آلودگی بوده است. در مرحله تولید، قسمت های ثابت و متحرک و نقطه مهار کردن دارای سهم اصلی بوده و WEC ها دارای سهم کوچکی بوده اند. مصرف مواد به عنوان منبع اصلی برای ظرفیت ها در طول سلسله مراحل سیستم بوده و در نتیجه نسبت های بازیافت در انتهای طرح های موجود در نظر گرفته شده و تحت برخورد نتایج کلی بوده اند. پیاده سازی مفهوم شناور چندمنظوره برای موقعیت های مختلف نتایجی متفاوت را ارائه می دهد که با عامل ظرفیت و فاصله ها تغییر می نماید. مقایسه بین سیستم های نیمه شناور و سکوهای با SPAR همراه با نتایجی قابل مقایسه برحسب ظرفیت های زیست محیطی و همچنین مصرف مواد به پایان رسیده است.
1- مقدمه
سکوهای باد غیرساحلی چندمنظوره به عنوان ساختارهایی نوین بوده که هنوز در مرحله طراحی می باشند. چنان که توسط مقالات خلاصه شده ارزیابی گردیده است، محصولات بدست آمده بر برخوردهای زیست محیطی از تمامی عوامل تحت برخورد واقع شده است. چنین تصویری بر اهمیت ارزیابی نمونه به نمونه برای ساختارهای انرژی باد غیرساحلی تاکید می نماید.
آن به عنوان حقیقتی شناخته شده می باشد که تولید انرژی از منابع انرژی تجدیدپذیر به جای سوخت های فسیلی به خاطر ظرفیت های زیست محیطی کمترشان ترجیح داده شده و همچنین سیاست های با وابستگی کمتر به نفت باعث هدایت دولت ها به افزایش نرخ تولید انرزی از منابع تجدیدپذیر می شود. با توجه به IPCC (2011)، 20% از نیاز انرژی جهانی امکان دارد که تا سال 2050 با انرژی بادی تولید شود. انرژی بادی به وسیله چرخش روتور توسط نیروی باد به برق تبدیل شده است. سیستم های انرژی بادی به عنوان تکنولوژی هایی به خوبی ثابت شده هستند که اساسا ً توربین های محور افقی استفاده شده اند اگرچه توربین های محور عمودی نیز وجود دارند. استفاده از نواحی باد غیرساحلی برای تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر در دهه های اخیر افزایش یافته است. در سال 2014، 2488 توربین بادی با ظرفیت ثابت 8045.3 مگاوات در 74 زمین باد غیرساحلی در سراسر اروپا عمل نموده است. در یک سال با میزان باد متوسط، 29.6 تراوات برق در این زمین های باد غیرساحلی تولید شده که 1% از انرژی کل اتحادیه اروپا را تامین می نماید (EWEA, 2015). نواحی غیرساحلی به خاطر عدم وجود مانع و همچنین سرعت های بالای باد ترجیح داده شده است. در نتیجه، در حالی که قسمت های توربین با توجه به نواحی نزدیک ساحل و دور از ساحل تغییر ننموده اند، نوع فونداسیون (جاذبه، تک ستون، سه پایه و پوشش فولادی) به خاطر ارتفاع آب روی زمین های باد غیرساحلی تغییر می نماید. در نواحی عمیق تر دور از ساحل، توربین های بادی متحرک نیز نصب شده اند.
مبدل های انرژی موج (WEC) به عنوان راه دیگری از ایجاد انرژی تجدیدپذیر با استفاده از فضای دریایی تولیدکننده برق با استفاده از انرژی جاذبه امواج بوده اند. انرژی پتانسیل کل امواج روی زمین محاسبه شده است برای اینکه 8000 تا 80000 تراوات ساعت به ازای هر سال باشد (Soerensen and Weinstein, 2008) و این پتانسیل بالا منجر به طراحی و استفاده از انواع مختلفی از WEC ها از سال 1970 شده است. اولین WEC تجاری، LIMPET 500 بوده که برق را با اصل ستون آبی نوسان کننده (OWC) تولید می کند و در بریتانیا از سال 2000 اجرایی شده است. هوا در WEC هایی از نوع OWC به خاطر حرکت موجی فشرده است و این هوای فشرده به توربین برای حرکت چرخشی فشار می آورد. بیش از 100 نوع WEC وجود دارد که صرفنظر از معیارهای مختلفی همانند موقعیت وسیله در برابر خط ساحلی (خط ساحلی، نزدیک ساحل، دور از ساحل)، موقعیت وسیله در برابر جهت امواج (نقطه جاذب، تضعیف کننده، پایان دهنده) و اصول تبدیل (OWC ، ابزارهای برتری جستن، گروه فعال موجی) (Koca et al., 2013) می تواند به روش های متنوع دسته بندی شود.

Abstract

Due to increasing demand in the use of ocean space for energy and food production, multi-purpose use of marine areas is under concern. Here, a novel semi-submersible floating platform, which unites wave and wind energy converters, is investigated in terms of environmental sustainability. LCA is a methodology, to assess environmental burdens of a product/function including all the phases it experiences, which makes it a perfect tool to determine environmental burdens of renewable energy systems due to their considerably lower impacts during operation. In this study, LCA of an energy farm, constituted of multi-use offshore platforms was executed. Results showed manufacturing of the platform is the main source of pollution. In the manufacturing phase; fixed, moving and mooring parts are the main contributors and the WECs make a minor contribution. Material consumption is the main source for burdens during the life cycle of the system hence recycling ratios considered at the end of life scenarios affect the overall results. Implementation of multi-use floating concept to different locations gives various results changing with the capacity factor and the distances. The comparison between semi-submersible system and the spar platform ended up with comparable results both in terms of environmental burdens and material consumption.

1- Introduction

 Multi-use offshore platforms are novel structures which are still at design stage. As indicated by the outlined literature survey, outputs obtained on environmental impacts are affected from quite a lot of factors. Such a picture emphasizes the importance of case by case evaluation for offshore energy structures.

It is a well-known fact that energy generation from renewable energy resources instead of fossil fuels is preferred due to their lower environmental burdens, and also low carbon policies lead governments to increase the ratio of energy generation from renewable sources. According to IPCC (2011) 20% of the world’s energy need might be generated from wind energy by the year 2050. Wind energy is converted into electricity by means of turning the rotor by wind power. Wind energy systems are well established technologies where mainly horizontal axis turbines are used although vertical axis turbines also exist. The use of offshore areas for energy generation from renewables has increased in the last decades. In 2014, 2 488 wind turbines with 8 045.3 MW installed capacity in 74 offshore wind farms are operated through Europe. In an average wind year, 29.6 TWh energy is generated in these offshore wind farms which supplies 1% of the total energy in European Union (EWEA, 2015). Offshore areas are preferred due to absence of obstruction and also high wind speeds. Hence while the turbine parts do not change according to the onshore or offshore area, type of the foundation (gravity, monopile, tripod, and steel jacket) varies due to water depth on offshore wind farms. In deeper offshore areas, floating wind turbines are also installed.

Wave energy converters (WEC) are another way of producing renewable energy using marine space generating electricity by using the energy of gravity waves. Total wave energy potential on Earth is calculated to be 8 000–80 000 TWh per year (Soerensen and Weinstein, 2008) and this high potential results in design and installation of a variety of WEC prototypes since 1970s. First commercial WEC, LIMPET 500, which generates electricity with Oscillating Water Column (OWC) principle, has been operating in Britain since 2000. Air is compressed in OWC type WECs due to wave motion and this compressed air forces the turning movement of the turbine. There are more than hundreds types of WECs which can be classified in several ways regarding different criteria such as device location vs. shoreline (shoreline, inshore, offshore), device location vs. wave direction (point absorber, attenuator, terminator) and conversion principle (OWC, Overtopping Devices, Wave Activated Bodies) (Koca et al., 2013).

ارزیابی طول عمر یک سکوی دریایی چند منظوره: ترکیبی از تولید انرژی باد و موج

Life Cycle Assessment of a multi-use offshore platform: Combining wind and wave energy production

استفاده از پلیمر تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) جهت مقاوم سازی ستون RC در محیط دریایی

Utilization of CFRP for strengthening RC columns in marine environment

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استفاده از پلیمر تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) جهت مقاوم سازی ستون RC در محیط دریایی

Utilization of CFRP for strengthening RC columns in marine environment

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

چارچوبی برای سنجش تمامیت ساختاری سازه های جاکت دریایی قدیمی برای رشد طول عمر

A framework to assess structural integrity of ageing offshore jacket structures for life extension

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

چارچوبی برای سنجش تمامیت ساختاری سازه های جاکت دریایی قدیمی برای رشد طول عمر

A framework to assess structural integrity of ageing offshore jacket structures for life extension

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پایداری سطوح شیبدار بلوکی بدون ساختار

Stability of Unstructured Block Ramps

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پایداری سطوح شیبدار بلوکی بدون ساختار

Stability of Unstructured Block Ramps

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.