بررسی جابجایی و تغییر سختی سکانت شمع تکی نصب شده در خاک ماسه‌ای تحت اثر بار جانبی سیکلیک

شمع تکی پرکاربردترین زیرسازه توربین‌های بادی فراساحلی است. در پهلوگیر شناورهای نفتی و اسکله‌های دلفینی نیز از شمع‌ تکی استفاده می‌شود. شمع‌های تکی معمولاً لوله‌های فولادی با قطر 2 تا 8 متر هستند. در این شمع‌ها نسبت طول آزاد به قطر حدود 5 تا 15 و نسبت عمق مدفون به قطر حدود 2 تا 6 است. با توجه به تعداد کم پژوهش‌های انجام شده در رابطه با شمع تکی به عنوان پی توربین‌های بادی فراساحلی اطلاعات زیادی از طراحی این شمع‌ها در دسترس نیست و در نتیجه طراحی‌های آنها به‌صورت غیر اقتصادی انجام می‌شود. هدف اصلی این پژوهش بررسی رفتار مکانیکی شمع تکی تحت تاثیر بار جانبی سیکلیک در خاک ماسه‌ای است. در این پژوهش 9 مدل‌سازی فیزیکی در محیط سانتریفیوژ و در شتاب g40 انجام شده است. شمع مورد استفاده لوله‌ای فولادی به قطر 5/1 سانتی‌متر بوده که در خاک ماسه استاندارد فیروزکوه-161 نصب شده و تغییرات جابجایی و سختی سکانت مجموعه در اثر بار جانبی سیکلیک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که مهم‌ترین عوامل در میزان تغییرشکل تجمعی سرشمع، نوع و شدت بارگذاری سیکلیک است. همچنین در مقاله حاضر روابطی به منظور تخمین جابجایی و سختی این شمع‌ها تحت انواع بارگذاری جانبی سیکلیک ارائه شده است.

study on cumulative displacement and secant stiffness of monopiles in sandy soil under the effect of cyclic lateral loads

monopiles are the most used offshore wind turbine foundation. they are also used in oil docks and dolphin piers. monopiles are usually 2 to 8 meters in diameter. in these piles, the ratio of free length to diameter is about 5 to 15 and the ratio of driven length to diameter is about 2 to 6. the basic concepts for monopiles in deep water are still unclear. thus current methods lead to non-economic designs. the main purpose of this study is to investigate the mechanical behavior of a monopile under the influence of cyclic lateral loads in sandy soils. in this research, 9 tests were designed and implemented to geotechnical centrifuge modeling at 40g acceleration. the model pile is a 5.1cm in diameter steel pipe installed in firouzkouh-161 sand and the cumulative displacement and secant stiffness of the system were investigated by cyclic lateral loading. based on the results of the modeling, formulas have been proposed to estimate the displacement and stiffness of these piles under the effect of different cyclic lateral loads. the results of this research show that the most important factors in the cumulative deformation of the monopile head are the type and cyclic load amplitude.