شبيه‌سازي لرزه‌اي مونوپايل‌هاي فراساحلي تحت بار موج در خاك ماسه‌اي

نياز روزافزون بشر به انرژي در دهه هاي اخير به‌ويژه انرژي هاي پاك و تجديدپذير، سبب گسترش مزارع بادي در مناطق ساحلي شده و با هدف بهره وري بيشتر به سوي مناطق فراساحلي حركت كرده است. بسياري از توربين هاي بادي روي شمع هايي با قطر بزرگ موسوم به مونوپايل (Monopile) بنا شده اند. در كشورهاي اروپايي بارگذاري محيطي حاكم بر مونوپايل ها در نواحي فراساحلي بار موج و در برخي از كشورهاي پيشرو در توسعه انرژي باد نظير چين، ژاپن، هند و ايالت متحده بار زلزله است. باتوجه به وقوع رويدادهاي طبيعي موج و زلزله به صورت هم زمان در درياها، بررسي رفتار مونوپايل ها تحت اثر توأم آن ها الزامي است. در اين پژوهش شبيه‌سازي سه‌بعدي سيستم خاك- مونوپايل با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز OpenSees به روش اجزاي محدود انجام گرفته و تأثير حضور موج بر پاسخ‌هاي لرزه‌اي مونوپايل و خاك اطرافش بررسي شده است. در مدل رفتاري غيرخطي توصيف گر خاك ماسه‌اي، اثرات سختي، نفوذپذيري، اتساع و پتانسيل تراكم خاك بر پاسخ‌هاي سيستم گنجانده شده است. بررسي‌ها حاكي از آن است كه موج مي‌تواند تأثير قابل‌توجهي بر پاسخ‌هاي لرزه‌اي مونوپايل گذاشته و علاوه بر تشديد جابه جايي، دوران، نيروي برشي و لنگر خمشي در آن، سبب تغيير محل وقوع برش و خمش حداكثر گردد. موج مي‌تواند تاريخچه هاي زماني جابه جايي سطح زمين و فشار آب حفره‌اي در اعماق سطحي مجاور مونوپايل را پس از گذشت مدت زمان مؤثر زلزله به پيروي از الگوي خود وادارد. تأثير موج بر پاسخ‌هاي خاك با افزايش فاصله از محور مونوپايل و افزايش عمق خاك محو مي‌گردد. نتايج پژوهش نشان مي‌دهد كه نمي‌توان از اصل برهم‌نهي جهت برآورد پاسخ مونوپايل به اعمال توأم بارهاي موج و زلزله استفاده كرد.