بررسی عددی پاسخ لرزه ای پی وزنی توربین های بادی فراساحلی درخاک ماسه ای اشباع

Abstract

توربین­های بادی فراساحلی یکی از روش­هایی است که استفاده از منابع تجدیدپذیر مانند باد را به­منظور تولید انرژی میسر می­کند و در سال­های اخیر در حال توسعه است. فونداسیون آن­ها به­علت حضور این سازه در شرایط خاص آب و هوایی و مکانی یکی از مهم­ترین بخش­های این سیستم­ها است به­طوری که بخش قابل ملاحظه­ای از هزینه ساخت و اجرای یک توربین بادی را دربرمی­گیرد. فونداسیون این سازه­ها بر اساس عمق آب، فاصله از ساحل و غیره انتخاب می­شود که یکی از آن­ها پی وزنی است. این پی بر اساس وزن بالای خود پایداری سازه را در شرایط مختلف بارگذاری فراهم می­کند. یکی از معیارهای مهم در طراحی این فونداسیون­ها بررسی آن­ها در مناطق دریایی و لرزه‌خیز، تحت بارگذاری زلزله است. همچنین وقوع روانگرایی در خاک ماسه­ای نسبتاً سست ناشی از بارگذاری سریع زلزله باید ارزیابی شود. در تحقیق حاضر به مطالعه عددی پی­های وزنی توربین بادی فراساحلی به همراه سازه آن در خاک ماسه­ای به‌صورت سه‌بعدی با نرم­افزار Opensees پرداخته‌شده است. مطالعات پارامتریک به‌منظور بررسی ابعاد و عمق مدفون‌شدگی پی روی پاسخ خاک در فاصله نزدیک و دور از پی وزنی و همچنین بر روی عملکرد پی وزنی و سازه (نشست و دوران پی، جابجایی افقی سازه) انجام‌شده است. نتایج نشان می­دهد که افزایش ابعاد پی باعث کاهش نشست و دوران پی شده اما حداکثر مقدار ru (نسبت فشار آب حفره­ای اضافی به تنش موثر اولیه) در خاک افزایش‌یافته است و شتاب تغییری نمی­کند. افزایش عمق مدفون­شدگی پی باعث کاهش نشست و دوران آن شد.