در این مقاله شمع (پایل) ها ی شناورهای دریایی مورد تحلیل قرار گرفته اند تا وضعیت های دریایی ایمن جهت عملیات شمع کوبی مشخص گردند. مدل شکل پایه مشتمل بر فنداسیون غیر خطی و فضای خالی بین پایه و غلاف با استفاده از امکانات روش اجزاء محدود و نرم افزار ABAQUS تهیه شده است. وضعیت های دریایی با ویژگی های ارتفاع موج شاخص (Hs) و پریود میانگین ( ) مشخص شده و به چندین مولفه از موج های منظم جهت آنالیز با نرم افزار تجزیه گشته اند. برای پیش بینی مقدار ارتفاع و پریود وضعیت دریایی شیوه جدیدی مبتنی بر شبکه های عصبی در مقاله ارایه شده و احتمال ایمن بودن و یا غیر ایمن بودن وضعیت پیش بینی شده را برای انجام عملیات نصب شمع ها از هنگام شروع به نصب تا آن هنگام که در زیر
سطح آب فرو می رود محاسبه می شود. برای این منظور آنالیز دینامیکی سیستم برای چندین وضعیت دریایی انجام شده و مشخص گشته است که آیا وضعیت برای انجام عملیات شمع کوبی ایمن است یا خیر و نتایج در جدولی درج شده است. جهت پیش بینی ایمن بودن وضعیت دریا برای یک ساعت خاص در آینده ویژگی های وضعیت دریا N بار پیش بینی می شود و اگر n بار از این تعداد ایمن بوده باشد احتمال ایمن بودن وضعیت دریا برای شمع کوبی در ساعت مورد نظر برآورد میگردد. پیش بینی و H s وضعیت دریایی آینده از روی توزیع احتمالاتی انجام میگیرد. این توزیع های احتمالاتی مشروط که دارای 7 پارامتر می باشد احتمالات Hsیا را به دست میدهند و هر پارامتر آن از خروجی یک شبکه عصبی - آموزش دیده شده با داده های یک منطقه خاص در اقیانوس آرام با الگوریتم آنیلینگ شبیه سازی- برآورد می شود.
آزمایش بارگذاری دینامیکی PDA
- کلیات
آزمایش دینامیکی شامل اعمال ضربه یک وزنه سنگین به سر شمع، ثبت موج های نیرو و شتاب با استفاده از ابزار دقیق و تحلیل نتایج به منظور تعیین پارامترهای باربری ژئوتکنیکی و سازه ای شمع و بررسی عملکرد چکش می باشد.کلیه مراحل و مشخصات این آزمایش باید مطابق با آئین نامه ASTM-D4945 باشد.
- ابزار و نرم افزارها
ابزار مورد نیاز برای انجام آزمایش دینامیکی بر اساس استاندارد ASTM-D4945 عبارتند از:- سیستم جمع آوری و تحلیل داده ها PDA( این شرکت PDA مدل PAX ساخت سال 2007 شرکت آمریکائی PDI را در اختیار دارد).- حداقل دو سری سنسور کرنش سنج و شتاب سنج مطابق با مشخصات استاندارد فوق الذکر به سر شمع متصل می شوند. سنسور کرنش سنج به منظور ثبت موج نیرو و سنسور شتاب سنج به منظور ثبت موج سرعت در شمع مورد استفاده قرار می گیرند)- نرم افزار تحلیل دقیق داده ها با استفاده از روش انطباق سیگنال که CAPWAP نامیده می شود.
- مراحل آزمایش
روش آزمایش بر اساس استاندارد ASTM-D4945 و دستورالعمل سازنده معتبر PDI بصورت زیر می باشد:
(الف) در هر آزمایش باید حداقل دو سری سنسور در فاصله ای برابر با 2D از سر شمع ( D قطر مقطع است) و در مقابل یکدیگر به بدنه متصل شوند. اتصال از طریق بولت های مخصوص تأمین می گردد. در آزمایش شمع هائی با قطر بیش از 80 سانتیمتر یا شمع های فولادی اسپیرال و یا شمع های بتنی درجاریز استفاده از چهار سری سنسور که بطور منظم در محیط و بصورت دو به دو در روبروی یکدیگر نصب شده باشند، ضرورت دارد. نصب و کنترل عملکرد سنسورها باید مطابق با دستورالعمل سازنده دستگاه صورت پذیرد.
(ب) پس ازاتصال سنسورها به تحلیلگر، باید شمع توسط ابزار کوبش مناسب، با انرژی کافی کوبیده شود. انرژی مورد نیاز کوبش برای شمع های پیش ساخته با استفاده از یک چکش شمعکوب مناسب،که می تواند همان چکش مورد استفاده در کوبش باشد، صورت می گیرد. در مواردی که پدیده سازمانیابی خاک (Setup) رخ دهد، احتمالاً می بایست از چکش بزرگتری برای فعال نمودن کامل ظرفیت باربری شمع استفاده گردد. برای آزمایش شمع های درجاریز از یک چکش سقوط آزاد استفاده می گرددکه باید وزنی معادل حداقل 5/1% ظرفیت باربری مورد نظر داشته باشد. به منظور فعال سازی کامل مقاومت جداری و انتهائی شمع می بایست نفوذ بازاء هر ضربه حداقل 5/2 میلیمتر باشد. در صورتیکه نفوذ شمع بازاء هر ضربه از این مقدار کمتر باشد، مقدار بدست آمده از آزمایش، میزان مقاومت فعال شده خاک بوده و از مقدار نهائی کوچکتر است.در حین کوبش شمع موج نیرو و سرعت توسط سیستم PDA اندازه گیری و ثبت می گردد. نرم افزار ساده ای در سیستم PDA پیش بینی شده که بر اساس معادله انتشار موج طولی در شمع، ظرفیت باربری نهائی شمع، انرژی منتقل شده به شمع، تنش های کششی و فشاری، شاخص سلامت شمع و ... را برای هر ضربه محاسبه نموده و نمایش می دهد. هدف از این محاسبات اولیه در سایت، ارائه اطلاعات مقدماتی از وضعیت شمع و خاک در هنگام کوبش و ارزیابی مقدماتی داده های جمع آوری شده می باشد.
(ج) پس از جمع آوری داده های نیرو و سرعت در سایت، تحلیل دقیق آزمایش دینامیکی توسط نرم افزار CAPWAP صورت می پذیرد. به منظور تکمیل داده های مورد نیاز نرم افزار فوق الذکر، نشست بازاء هر ضربه باید بصورت فیزیکی در هنگام انجام آزمایش اندازه گیری شود.
- زمان انجام آزمایش
آزمایش PDA را می توان در انتهای کوبش یا بصورت کوبش مجدد انجام داد: در صورتی که شرایط ژئوتکنیکی حاکی از عدم تغییر باربری خاک در هنگام کوبش باشد می توان سنسورها را در پایان کوبش (یعنی پس از دستیابی به عمق نهائی یا فرورفت مورد نظر) به شمع متصل نموده و با اعمال 5 تا 10 ضربه و ثبت داده ها آزمایش را بانجام رساند. البته تنها یکی از این ضربات که کیفیت مناسب تری داشته باشد، مورد تحلیل دقیق توسط CAPWAP قرار می گیرد. در مواردی که احتمال افزایش یا کاهش باربری در طول زمان پس از کوبش وجود داشته باشد، برای تعیین دقیق ظرفیت باربری نهائی درازمدت باید آزمایش کوبش مجدد در فاصله زمانی یک هفته تا 60 روز پس از آزمایش صورت پذیرد. در چنین مواردی پس از کوبش نهائی شمع، به خاک اجازه داده می شود که طی یک دوره انتظار، شرایط اولیه خود را بازیابد. سپس سنسورها به سر شمع متصل شده و داده های حاصل از تعداد اندکی ضربات چکش جمع آوری می گردند.
شامل 30 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود مقاله شمع کوبی شناورهای دریایی
