تأثیر مشخصات لایه خاک روانگرا در اندرکنش خاک-تک شمع - سازه توربین‌های بادی

Abstract

هدف اصلی برنامه توسعه پایدار سال 2030 توسعه دسترسی به انرژی‌های تجدیدپذیر، پایدار، قابل اطمینان و مقرون به صرفه است. از جمله انرژی‌های تجدید‌پذیر می‌توان به انرژی باد و استفاده از توربین‌های بادی اشاره کرد. این توربین‌های عمدتا در مناطق ساحلی یا فراساحلی لرزه‌خیز و مستعد روانگرایی استفاده می‌شود‌. رشد اجرای این توربین‌ها در مناطق لرزه‌خیز توام با بستر روانگرا استفاده از شمع‌ها و سایر فونداسیون‌های عمیق را ضروری کرده است. در این مقاله تغییر مشخصات لایه خاک روانگرا در اندرکنش خاک-تک شمع - سازه توربین‌های بادی در چهار نوع ماسه روانگرا با ضخامت 5 متر‌، تحت بار توربین 2 کیلو وات و تاثیر 14 رکورد زمین‌لرزه حوزه دور و نزدیک مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل تاریخچه زمانی غیرخطی با در نظرگرفتن مدل رفتاری مناسب برای لایه‌های خاک، اندرکنش بین شمع و خاک به روزش مستقیم در نرم افزار OpenSees انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که در زمین‌لرزه‌های با بیشینه شتاب‌ کمتر از g 4/0 ، در خاک‌های ماسه‌ای با تراکم بیش از 70 % روانگرایی رخ نمی‌دهد. بیشترین جابجایی به شمع در خاکی که زاویه اصطکاک داخلی (ɸ=30) و کمترین درصد تراکم را دارد، اتفاق می‌افتد. با وقوع روانگرایی در لایه میانی تراز اتکای گیرداری شمع از حوالی سطح زمین به انتهای لایه روانگر منتقل می‌گردد. همچنین نتایج نشان داد، مقادیر حداکثر فشار منفذی، لنگر خمشی و نیروی برشی خاک تحت زمین لرزه‌های حوزه دور و نزدیک با افزایش تراکم خاک کاهش می‌یابد و این کاهش برای زلزله‌های حوزه دور مشهودتر است.