|
پایان نامه به دست آوردن شیب بهینه دایکهای ساحلی در مواجه با امواج توسط Plaxis & Ansys
پایان نامه به دست آوردن شیب بهینه دایکهای ساحلی در مواجه با امواج توسط Plaxis Ansys
|
|
| دسته بندی | عمران |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 37576 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 103 |
پایان نامه به دست آوردن شیب بهینه دایکهای ساحلی در مواجه با امواج توسط Plaxis & Ansys
چکیده
روند رو به گسترش جمعیت در دنیا و لزوم استفاده بهیـنه از اراضی ساحلی در سالـهای اخیر موجب گردیده است که تحقـیقات بیشتری در زمینه طراحی و اجـرای دایـکهای ساحلی و احیای اراضی ساحلی انجام گردد.
مدلـهای مختلف کامپیوتری جهـت طراحی سازه ای دایـکها توسعه یافته است. در دهه اخیر کشور هلند به عنوان یکی از پیشگامان اجرای دایکهای ساحلی اقدام به توسـعه دو
مدل پیشرفته plaxis وDiana نموده است.
در این تحقیق ضـرورت تاثیر تغیرات شیب وجه رو به ساحل در میزان متغیرهایی چون تغییرمکان وضریب اطمینان تحت شرایط مختلفی همچون End of construction
Steady seepage, , Rapid draw down Earthquake, باعث استفاده از Plaxis به عـنوان یک نرم افزار المان محدود گردید.
همچنین اثر متقابل تغـییرات شیب رو به دریا با Stress در مواجه با نیروی موج که یک نیروی دینامیکی و اتـفاقی است , استفـاده از نرم افزار Ansys را به عنوان یکی از قابـلترین نرم افـزارهای تحلیلی مبتنی بر المان محدود قوت بخشید. در نهایت شـیب بهینه با در نظر گرفتن شـرایط فوق استخراج گردید.
- تنوع سازههای ساحلی
گستره سازههای ساحلی به اندازه‌ای وسیع است که به نوعی دربرگیرندة طیف وسیعی از انواع مختلف سازه‌ها می‌باشد. بطوری که این سازه‌ها با اهداف متنوعی ساخته می‌شوند.
در حالت کلی این نوع سازه‌ها را می‌توان به دو دسته طبقه‌بندی کرد:
الف) سازههای ساحلی
ب) سازههای فراساحلی
با توجه به تعدد سازههای ساحلی می‌توان کاربردهای متفاوتی را برای آنها متصور شد، کاربردهایی چون امکان پهلوگیری شناورها، احیاء زمین، حفاظت سواحل در برابر امواج و فرسایش، نصب خطوط انتقال نفت و گاز و همچنین احداث سدهای حفاظتی به منظور مقابله در برابر امواج و جزر و مد.
-تئوریهای موج
عموماً پدیده موج آب، در عمل پیچیده و بغرنج می باشد و به علت رفتار غیرخطی، خصوصیات سه بعدی و رفتار تصادفی[1] به سختی می توان این پدیده را به زبان ریاضی بیان کرد. در هر حال برای بیان رفتار امواج ساده دو تئوری کلاسیک وجود دارد، یکی در سال 1845 توسط و دیگری در سال 1880 توسط بیان شده است. تئوریهای وعموماً رفتار امواجی که نسبت عمق آب به طول موج آنها خیلی کوچک نباشد را بهتر پیش‌بینی می‌کنند . علاوه بر این تئوری ،تئوری امواج کنویدال [2]، برای شرایط آب کم عمق تقریب قابل قبولی را برای امواج ساده ارائه می دهد.
برای آب های خیلی کم عمق در نزدیکی ناحیة شکست موج، تئوری موج تنها [3] بطور قابل قبولی مشخصات معینی از رفتار موج را پیش بینی میکند. این تئوریها بر اساس مشخصه‌های اساسی‌شان و همراه با معادلات ریاضی بیان شده اند که رفتار موج را تعیین می‌نمایند. بسیاری دیگر از تئوریهای موج که در کتب مرجع مربوطه ارائه شده‌اند، گاهاً ممکن است برای بعضی از حالات خاص رفتار موج را بهتر از تئوریهایی که مطرح خواهند شد توصیف کنند. اما مسلماً در این پروژه مجال پرداختن به همة تئوریها نخواهد بود و صرفاً به اهم آنها بسنده می‌شود .
1 -Random b 2 -Cnoidal
3 -Solitary wave
- نقاط و عوامل شکست دایکهای ساحلی
برای آنالیز دایک پس از بررسی نیروهای وارده به بررسی عوامل شکست دایک ساحلی می‌پردازیم.
روگذری آب یا سرریز شدن آب از روی تاج
در این حالت آب بواسطه بالا آمدن بیش از حد از روی تاج سرریز نموده و علاوه بر تخریب اصلی بالادست دایک می‌تواند به علت اشباع شدن دایک و برهم زدن تعادل آن موجب تخریب دایک شود. همچنین در اثر روگذری، مقداری از مصالح روی تاج در صورتی که مقاوم سازی نشده باشند شسته شده و باعث بروز مشکلاتی خواهند شد.
برای برطرف نمودن این موضوع می‌بایست برحسب مطالعات ریسک‌پذیری و لحاظ نمودن تمامی موارد محتمل افزایش ارتفاع آب، ارتفاع نهایی دایک طراحی گردد.
فهرست مطالب :
عنوان صفحه
چکیده
1- مقدمه 1
2- انواع سازههای ساحلی
2-1- تنوع سازههای ساحلی......................................................................................... 5
2-2- سازههای ساحلی................................................................................................. 6
2-3- اهداف کلی در حفاظت از سواحل.......................................................................... 6
2-3-1- دیوارهای ساحلی............................................................................................ 7
2-3-2- دیوار‌ه‌ها......................................................................................................... 8
2-3-3- پوششهای ساحلی........................................................................................... 9
2-3-4- تپه‌های ماسه‌ای............................................................................................... 9
2-3-5- آب‌شکنها......................................................................................................... 10
2-3-6- دایکها.............................................................................................................. 10
3- مکانیک حرکت موج و تئوری امواج
3-1- مقدمه................................................................................................................... 12
3-2- تعاریف................................................................................................................ 14
3-3- طبقه‌بندی امواج آب................................................................................................. 22
3-3-1- طبقه‌بندی براساس دوره تناوب......................................................................... 22
3-3-2- طبقه‌بندی فیزیکی............................................................................................... 24
3-3-3- طبقه بندی ریاضی............................................................................................. 27
3-3-4- طبقه‌بندی براساس ارتفاع موج........................................................................... 29
3-4- تئوریهای موج........................................................................................................ 30
3-4-1- معادلات اساسی حرکت موج.............................................................................. 32
3-4-2- تئوری موج دامنه کوتاه...................................................................................... 36
3-4-3- امواج استوکس.................................................................................................. 37
3-4-4- امواج کنویدال.................................................................................................... 41
3-4-5- نظریه موج تنها.................................................................................................. 50
3-5- محدودیتهای کاربرد نظریه‌های امواج..................................................................... 55
3-6- نتیجه‌گیری............................................................................................................. 58
4- دایکهای ساحلی
4-1- مقدمه‌ای بر استفاده از دایکهای ساحلی................................................................... 61
4-2- کلیات....................................................................................................................... 62
4-2-1- تعاریف............................................................................................................... 62
4-2-2-هدف از بکار بردن دایکهای ساحلی...................................................................... 62
4-2-3- انواع دایکهای ساحلی.......................................................................................... 62
4-2-3-1- دایکهای تیپ یک............................................................................................... 62
4-2-3-2- دایکهای تیپ دو................................................................................................ 63
4-2-3-3- دایکهای تیپ سه............................................................................................... 63
4-2-4- مناطق و محدوده‌های بارگذاری............................................................................ 63
4-2-5- نیروهای وارده بر دایکهای ساحلی........................................................................ 64
4-2-6- نقاط و عوامل شکست دایکهای ساحلی.................................................................. 65
4-2-6-1- روگذری آب یا سرریز شدن آب از روی تاج.................................................... 65
4-2-6-2- فرسایش درشیب بیرونی.................................................................................. 65
4-2-6-3- گوه لغزش در شیب درونی.............................................................................. 66
4-2-6-4- کمبود پایداری در خاکریز................................................................................ 67
4-2-6-5- روگذری.......................................................................................................... 68
4-2-6-6- پایپینگ............................................................................................................. 68
4-2-6-7- اثرات برخورد مواد خارجی بر دایک................................................................ 69
4-2-6-8- اثرات نیروی یخ بر دایک................................................................................... 69
4-2-6-9- روانگرایی........................................................................................................ 69
4-2-7- آنالیز دایک............................................................................................................ 69
4-2-7-1- انتهای ساخت................................................................................................... 70
4-2-7-2- فروافتادن ناگهانی آب....................................................................................... 70
4-2-7-3- تراوش پایدار................................................................................................... 70
4-2-7-4- زلزله................................................................................................................ 70
4-2-8- حداقل فاکتورهای اطمینان.................................................................................... 70
4-3- طراحی اولیه دایکهای ساحلی..................................................................................... 71
4-3-1- پارامترهای حاکم در طراحی................................................................................. 71
4-3-1-1- پارامترهای محیطی مربوط به موج................................................................... 71
4-3-1-2- پارامترهای سازه‌ای......................................................................................... 74
4-3-1-3- پارامترهای هیدرولیکی..................................................................................... 75
4-3-2- روابط پایداری...................................................................................................... 78
4-3-2-1- هادسن............................................................................................................. 78
4-3-2-2- روش فن در میر............................................................................................... 82
4-3-2-3- اثرات شکل آرمور و دانه‌بندی.......................................................................... 89
4-3-2-4- لایه‌های آرمور متشکل از قطعات بتنی.............................................................. 90
4-3-3- خزش موج............................................................................................................ 92
4-3-3-1- کلیاتی مربوط به خزش.................................................................................... 92
4-3-3-2- روابط متداول برای محاسبه خزش نسبی موج................................................. 94
4-3-3-3- شیب متوسط.................................................................................................... 100
4-3-3-4- تاثیر آبهای کم‌عمق در خزش موج.................................................................... 100
4-3-3-5- اثر زاویه حمله موج.......................................................................................... 102
4-3-3-6- اثر برم............................................................................................................. 105
4-3-3-6-1- اثر عرض برم (rB) ................................................................................. 106
4-3-3-6-2- اثر عمق برم (rdh)................................................................................... 107
4-3-3-7- اثر زبری المانها............................................................................................ 109
4-3-4- پایین روی موج.................................................................................................. 111
4-3-5- دبی سرریزی موج............................................................................................. 111
4-3-6- عبور موج.......................................................................................................... 118
4-3-6-1- استفاده از ............................................................................................. 118
4-3-6-2- روش تفکیک Rc و Hs از یکدیگر................................................................. 118
4-3-7- انعکاس موج...................................................................................................... 119
4-3-8- محاسبه ضخامت لایه آرمور اولیه..................................................................... 119
4-3-9- لایه آرمور ثانویه............................................................................................... 121
4-3-10- لایه فیلتر......................................................................................................... 122
4-3-11- سکوی پنجه.................................................................................................... 122
4-3-12- هسته.............................................................................................................. 122
4-3-13- محاسبه عرض تاج.......................................................................................... 122
5- آنالیزهای انجام شده توسط Plaxis
5-1- معرفی برنامه Plaxis.......................................................................................... 124
5-2- آنالیز حساسیت در تعیین تاثیر مش‌بندی............................................................... 125
5-3- روند انجام آنالیز.................................................................................................... 128
5-4- آنالیز انتهای ساخت............................................................................................... 129
5-5- مرحله نشت پایدار................................................................................................. 131
5-6- مرحله فروافتادگی ناگهانی.................................................................................... 134
5-7- آنالیز شبه استاتیکی.............................................................................................. 136
5-8- آنالیز مربوط به مسلح کردن دایک........................................................................ 141
5-9- آنالیزهای مربوط به نشت آب................................................................................ 146
6- آنالیز دایک توسط ansys
6-1- یادآوری خروجی Plaxis.................................................................................... 150
6-2- هدف از انجام آنالیزتوسط ansys...................................................................... 150
6-3- معرفی مدل............................................................................................................. 151
6-3-1- مدلسازی............................................................................................................ 151
6-3-2- مش‌بندی............................................................................................................ 152
6-3-3- بارگذاری............................................................................................................ 153
6-3-4- انجام آنالیز......................................................................................................... 154
6-4- اهمیت ماکرو در پروژه مذکور................................................................................ 154
6-5- بررسی خروجی‌های برنامه..................................................................................... 154
6-5-1- تفسیر نتایج نوع اول........................................................................................... 157
6-5-1-1- Sx.................................................................................................................. 157
6-5-1-2- Sy.................................................................................................................. 160
6-5-1-3- Von mises................................................................................................ 162
6-5-2- تفسیر نتایج نوع دوم............................................................................................. 163
6-6- نتیجه......................................................................................................................... 166
7- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی
فهرست منابع غیرفارسی
چکیده انگلیسی
