نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی- مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 کارشناسی ارشد، دانشکده فنی- مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

گسیختگی ناشی از روگذری، بر اثر سرریز شدن بیش از حد مجاز آب از روی تاج موج­ شکن رخ می‌دهد. مدل‌های متعددی برای پیش‌بینی روگذری موج در انواع مختلف سازه‌های ساحلی ارائه شده است. تحلیل قابلیت اعتماد سازه با لحاظ کردن عدم قطعیت ­های موجود در شرایط محیطی و پاسخ سازه، درک بهتری از این مدل‌ها در اختیار طراح سازه گذاشته و این امکان را فراهم می­سازد که توازن مناسبی بین تراز ایمنی سازه و هزینه پروژه ایجاد گردد. در این مقاله، قابلیت اعتماد موج­ شکن­ های توده­ سنگی در برابر گسیختگی ناشی از روگذری امواج با استفاده از 5 روش مختلف بررسی و مورد مقایسه قرار گرفته و در هر حالت، مقادیر شاخص قابلیت اعتماد و احتمال گسیختگی به دست می ­آیند. نقش پارامترهای مختلف به صورت کیفی و کمی روی احتمال گسیختگی بررسی شده و این پارامترها به لحاظ میزان اهمیت رتبه­ بندی می­شوند. در نهایت با استفاده از تحلیل رگرسیون غیر خطی و بر مبنای نتایج به دست آمده از تحلیل قابلیت اعتماد، رابطه­ای برای تعیین فاصله آزاد بر حسب تراز ایمنی هدف پیشنهاد می­شود. با استفاده از این رابطه، می­توان مقدار فاصله آزاد را برحسب شاخص قابلیت اعتماد، احتمال گسیختگی، و حساسیت این دو پارامتر نسبت به هزینه تعیین نمود. نتایج نشان دادند که مهم­ترین پارامتر تأثیرگذار در نتایج تحلیل قابلیت اعتماد موج­ شکن توده­ سنگی در برابر گسیختگی ناشی از روگذری، ارتفاع موج شاخص () است. تحت اثر امواج شکنا، تیزی موج در مقایسه با دبی روگذری مجاز تأثیر بیشتری روی شاخص قابلیت اعتماد موج­شکن توده­سنگی در برابر گسیختگی ناشی از روگذری دارد. در حالی که تحت اثر امواج ناشکنا، تأثیر دبی روگذری مجاز بیشتر است. پس از سه پارامتر ارتفاع موج شاخص، تیزی موج، و دبی روگذری مجاز، به ترتیب ضریب ، ضرایب اصلاحی کاهنده ()، و شیب موج­شکن () به لحاظ تأثیرگذاری روی احتمال گسیختگی در رتبه ­های چهارم تا ششم قرار دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Reliability assessment of rubble-mound breakwaters against the failure induced by wave overtopping

نویسندگان [English]

  • H Ahmadi 1
  • A Niknejad 2

چکیده [English]

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

کلیدواژه‌ها [English]

  • -

[1]        Owen, M. W., “Design of Seawalls Allowing for Wave Overtopping”, Report No. 924, Hydraulics Research Station, Wallingford, UK, 1980.

[2]        Owen, M. W., “The Hydraulic Design of Seawall Profiles”, Proceedings of the Coastal Protection Conference, Institution of Civil Engineers, Thomas Telford Publishing, London, UK, pp. 185-192, 1982.

[3]        Bradbury, A. P., Allsop, N. W., “Hydraulic Effects of Breakwater Crown Walls”, Proceedings of the Breakwaters '88 Conference, Institution of Civil Engineers, Thomas Telford Publishing, London, UK, pp. 385-396, 1988.

[4]        Aminti, P., Franco, L., “Wave Overtopping on Rubble Mound Breakwaters”, Proceedings of the 21st International Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol. 1, pp. 770-781, 1988.

[5]        Ahrens, J. P., Heinbaugh, M. S., “Seawall Overtopping Model”, Proceedings of the 21st International Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol. 1, pp. 795-806, 1988.

[6]        Pedersen, J., Burcharth, H. F., “Wave Forces on Crown Walls”, Proceedings of the 23rd International Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol. 2, pp. 1489-1502, 1992.

[7]        van der Meer, J. W., Janssen, W., “Wave Run-Up and Wave Overtopping at Dikes,” In Wave Forces on Inclined and Vertical Wall Structures, Kobayashi and Demirbilek, eds., American Society of Civil Engineers, pp. 1-27, 1995.

[8]        Franco, L., de Gerloni, M., van der Meer, J. W., “Wave Overtopping on Vertical and Composite Breakwaters”, Proceedings of the 24th International Coastal Engineering Conference, American Society of Civil Engineers, Vol. 1, pp. 1030-1045, 1994.

[9]        Pedersen, J., “Experimental Study of Wave Forces and Wave Overtopping on Breakwater Crown Walls”, Series paper 12, Hydraulics & Coastal Engineering Laboratory, Department of Civil Engineering, Aalborg University, Denmark, 1996.

[10]      Goda, Y., “Random Seas and Design of Maritime Structures”, University of Tokyo Press, Tokyo, Japan, 2000.

[11]      Hiraishi, T., Maruyama, H., “Directional Wave Overtopping Estimation Model and Experimental Verification”, Coastal Engineering, pp. 2249-2268, 1998.

[12]      Hu, K. C. G., Mingham, R. N., Causon, D. M., “Numerical Simulation of Wave Overtopping of Coastal Structures Using the Nonlinear Shallow Water Equation”, Coastal Engineering, Vol. 41, No. 4, pp. 433-435, 2000.

[13]      Du, Y., Pan, S., Chen, Y., “Modelling the Effect of Wave Overtopping on Nearshore Hydrodynamics and Morphodynamics around Shore-parallel Breakwaters”, Coastal Engineering, Vol. 57, No. 9, pp. 812-826, 2010.

[14]      Yeganeh-Bakhtiary, A., Hajivalie, F., Hashemi-Javan, A., “Steady Streaming and Flow Turbulence in Front of Vertical Breakwater with Wave Overtopping”, Applied Ocean Research, Vol. 32, No. 1, pp. 91-102, 2010.

[15]      Andersen, T. L., Burcharth, H. F., Gironella, X., “Comparison of New Large and Small Scale Overtopping Tests for Rubble Mound Breakwaters”, Coastal Engineering, Vol. 58, No. 4, pp. 351-373, 2011.

[16]      Vicinanza, D., Contestabile, P., Nørgaard, J. Q. H., Andersen, T. L., “Innovative Rubble Mound Breakwaters for Overtopping Wave Energy Conversion”, Coastal Engineering, Vol. 88, pp. 154-170, 2014.

[17]      Moghim, M. N., Boroujeni, R. F., Rezapour Tabari, M. M., “Wave Overtopping on Reshaping Berm Breakwaters Based on Wave Momentum Fux”, Applied Ocean Research, Vol. 53, pp. 23-30, 2015.

[18]      Romano, A., Bellotti, G., Briganti, R., Franco, L., “Uncertainties in the Physical Modelling of the Wave Overtopping over a Rubble Mound Breakwater: The Role of the Seeding Number and of the Test Duration”, Coastal Engineering, Vol. 103, pp. 15-21, 2015.

[19]      Tofany, N., Ahmad, M. F., Mamat, M., Mohd-Lokman, H., “The Effects of Wave Activity on Overtopping and Scouring on a Vertical Breakwater”, Ocean Engineering, Vol. 116, pp. 295-311, 2016.

[20]      Wesley, M. J., Cheung, K. F., “Modeling of Wave Overtopping on Vertical Structures with the HLLS Riemann Solver”, Coastal Engineering, Vol. 112, pp. 28-43, 2016.

[21]      Zanuttigh, B., Formentin, S. M., van der Meer, J. W., “Prediction of Extreme and Tolerable Wave Overtopping Discharges through an Advanced Neural Network”, Ocean Engineering, Vol. 127, No. 15, pp. 7-22, 2016.

[22]      Hughes, S. A., Thornton, C. I., “Estimation of Time-varying Discharge and Cumulative Volume in Individual Overtopping Waves”, Coastal Engineering, Vol. 117, pp. 191-204, 2016.

[23]      US Army Corps of Engineers, “Coastal Engineering Manual: Part VI”, Department of the Army, Washington DC, US, 2011.

[24]      Choi, S. K., Grandhi, R. V., Canfield, R. A., “Reliability-based Structural Design”, Springer-Verlag, UK, 2007.

[25]      Nowak, A. S., Collins, K. R., “Reliability of Structures”, McGraw-Hill Inc., US, 2000.

[26]      Lemaire, M., “Structural Reliability”, John Wiley & Sons Inc., US, 2009.

[27]      Lee, C. E., Kwon, H. J., “Reliability Analysis and Evaluation of Partial Safety Factors for Random Wave Overtopping”, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 13, No. 1, pp. 7-14, 2009.

[28]      Izinyon, O. C., Ajumuka, H. N., “Evaluation of Some Flood Prediction Models for Three Flow Gaugings Stations in Upper Benue River Basin in Nigeria”, Nigerian Journal of Technology, Vol. 32, No. 2, pp. 184-196, 2015.

[29]      Mahsuli, M., Haukaas, T., “Computer Program for Multimodel Reliability and Optimization Analysis”, Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 27, No. 1, pp. 87-98, 2013.

[30]      Van der Meer, J. W., et al., “EurOtop, 2016: Manual on Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures; An Overtopping Manual Largely Based on European Research, but for Worldwide Application”, 2nd Edition, 2016.