بررسی تاثیر مشخصات بار جانبی بر رفتار مونوپایل با استفاده از مدل‌سازی فیزیکی

مونوپایل پرکاربردترین نوع فونداسیون برای انتقال بار توربین های بادی فراساحلی به زمین است. در بیش از 80 درصد توربین های فراساحلی از مونوپایل استفاده شده است. یک مونوپایل در طول دوره بهره برداری تحت تاثیر میلیون ها سیکل بارگذاری جانبی قرار می گیرد که باعث ایجاد دوران و تغییر شکل جانبی در آن می شود. این دوران و تغییر شکل ایجاد شده در مونوپایل، تابع عواملی چون مشخصات خاک، مشخصات شمع و خصوصیات بار وارد بر آن است. روش های طراحی موجود، برای شمع های تحت بار جانبی با قطر کمتر از 1 متر قابل استفاده هستند. با توجه به این که مونوپایل ها لوله های فلزی توخالی با قطر حدودی 2 الی 8 متر هستند، در این پژوهش با استفاده از مدل سازی فیزیکی در فضای سانتریفیوژ ژئوتکنیکی (ng)، رفتار آنها در خاک ماسه ای تحت اثر بار جانبی مونوتونیک و سیکلیک مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی نحوه تاثیر خصوصیات بار جانبی وارده، 1 آزمایش با بار مونوتونیک و 6 آزمایش با بارهای سیکلیک طراحی و اجرا شده و تاثیر پارامترهای مختلف بارگذاری بر روی جابجایی تجمعی، تغییر شکل و سختی خاک مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام آزمایش ها تغییر مکان مونوپایل به صورت جسم صلب بوده و جابجایی تجمعی حداکثر سر شمع بر حسب تعداد سیکل با دقت بسیار خوبی از یک روند توانی پیروی می کند. همچنین روند تغییرات سختی بر حسب تعداد سیکل به صورت افزایشی بوده و آهنگ این افزایش به صورت کاهشی است.

The Effect of Lateral Loading Parameters on Monopile Behavior Based on Physical Modeling

Monopiles are the most common type of foundation for offshore wind turbines (OWT). Monopiles have been used in more than 80% of the offshore wind turbines. A monopile will be affected by millions of lateral load cycles during the operating period, which will cause its rotation and lateral deformation. The rotation and the deformation are dependent on the soil properties, monopile specification, and lateral loading characteristics. Current methods are only for the design of piles with less than 1meter in diameter. Due to this fact that monopiles are hollow cylindrical steel tubes with a diameter of 2 to 8 meters, in this research the behavior of these structures due to monotonic and cyclic lateral loads in sandy soils has been studied by physical modeling in a geotechnical centrifuge. One monotonic test and six cyclic tests were designed and implemented to investigate the effect of lateral load characteristics. According to the results of 7 tests, the effect of different loading parameters on monopile cumulative displacement and soil stiffness is discussed.In all tests, the monopile deflection is a rigid body, and the cumulative displacement of the monopile head is increasing with power functions. Also, the monopile stiffness in terms of the number of cycles is ascending, and the rate of the increase is decreasing.