تحلیل حساسیت پاسخ سازه های ثابت دریایی به پارامترهای نیروی امواج با استفاده از تئوری موج نو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی عمران- سازه دانشگاه اصفهان

2 استادیار دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل دانشگاه اصفهان

3 استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این پژوهش تحلیل حساسیت پاسخ‌های سازه‌های ثابت دریایی شامل جابجایی حداکثر، برش پایه و لنگر واژگونی به پارامترهای موثر و توام با عدم قطعیت در نیروی امواج شامل ضریب درگ، ضریب اینرسی و ارتفاع موج مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور دو هندسه ساده شامل سکوی تک پایه و سکوی چهار پایه مورد بررسی قرار گرفته شده است. سینماتیک امواج به روش تئوری موج نو استخراج شده و با استفاده از معادله موریسون سری زمانی نیروها محاسبه و با اعمال این نیروها برروی سازه و انجام تحلیل دینامیکی پاسخ‌های سازه بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که به صورت عمومی در مقایسه با حساسیت پاسخ‌های سازه به ضرایب درگ و اینرسی، پاسخ‌های سازه حساسیت بیشتری به تغییر ارتفاع موج دارند. هم چنین نتایج نشان می‌دهد که علیرغم روابط ذاتاً غیر خطی بین پاسخ‌های سازه‌ها و پارامترهای نیروی امواج، درصد انحراف تغییرات پاسخ سازه‌ها به پارامترهای ضریب درگ، ضریب اینرسی و ارتفاع موج از برازش و برون یابی خطی کمتر از 3% بوده و قابل صرف نظر کردن است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Sensitivity analysis of fixed marine structure responses to wave force parameters by application of New Wave theory

نویسندگان [English]

  • milad shakarami 1
  • ahmad shanehsazzadeh 2
  • Naser Shabakhty 3
1 Postgraduate student in structural engineering, Department of Civil and Transportation Engineering, University of Isfahan
2 Assistant professor, Department of Civil and Transportation Engineering, University of Isfahan
3 Assistant professor, Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

The sensitivity analysis is conducted on fix marine structure responses, including maximum displacement, base shear and overturning moment to the main wave force parameters of drag coefficient, inertial coefficient and wave height. For this purpose, two simple structures namely mono-pile and four-leg truss are considered. The kinematics of waves are extracted through the New Wave theory and applied in the Morrison equation to calculate time series of wave force. ANSYS APDL15 software is applied for dynamic analysis and structural responses are obtained. The sensitivity analysis shows that, in comparison to the drag coefficient and inertia, structural responses are more sensitive to wave height variations. The results also show that, despite the nonlinear relationships between structural responses and wave force parameters, the nonlinear deviation is less than 3% and can be neglected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Marine fix structures
  • New wave Theory
  • Irregular random waves
  • sensitivity analysis. ANSYS
[1] Hezarjaribi, M., Bahaari, M. R., Bagherei, V. “Sensitivity Analysis of Jacket- Type Offshore Platforms under Extreme Waves", Journal of Constructional Steel Research, Vol.83, pp.147-155, 2013.

[2] Eldim, M. N, Kim, J., “Sensitivity Analysis on Seismic life–Cycle Cost of a Fixed–Steel Offshore Platform Structure”, Ocean Engineering, Vol.121, pp.323-340, 2016.

[3] Zeinodini, M., Golpour, H., Matin nikoo, H., Khalili, H., Ahmadi, I., “Sensitivity Analysis Of Selected Random Variables Of Existing Offshore Jacket Structures in Persian Gulf”, Coastal And Offshore Engineering, Vol.5, pp.15-24, 2017.

[4] Eldim, M.N., Kim, J., “Sensitivity Analysis of Pile – Founded Fixed Steel Jacket Platforms Subjected to Seismic Loads”, Ocean Engineering, Vol.85, pp.1-11, 2014.

[5] Golafshani, A. A., Ebrahimian, H., Bagheri, V., and Holmas, T., “Assessment of Offshore Platforms Under Extreme Waves by Probabilistic Incremental Wave Analysis”, Journal Of Constructional Steel Research, Vol.67, pp.759-769, 2011.

[6] Golafshani, A. A.,  Ebrahimian, H., Bagheri, V., and Holmas, “Incremental Wave Analysis And Its Application To Performance-Based Assessment Of Jacket Platforms”, Journal Of Constructional Steel Research, Vol.67, pp.1649-1657, 2011.

[7] Liu, Z., Frigaard, p., “Generationand Analysis of Random Wave”, Aalborg University, pp.20-50, 1999.

[8] Chakrabarti, S., “Handbook of Offshore Engineering", Elsevier Science, Vol.2, PP.914-916, 2005.

[9] Sorensen, R. M., Basic Coastal Engineering Vol.10, 2006.

[10] Tromans, P.S., Anaturk, A.R., Hagemeijer, P., “A New Model for the Kinematics of Large Ocean Waves-Application as a Design Wave”, First International Offshore and Polar Engineering Conference, Vol.111, No.1, pp.64-71, 1990.

[11] Rozario, J., Tromans, P., Taylor, P., Efthymiou, M., “Comparison of Loads Predicted Using New Wave and other Wave Models with Measurements on the Tern Structure”, Wave Kinematics and Environmental Forces, Vol.29, No.1, pp.143-159, 1993.

]13[میلاد شاکرمی، احمد شانه ساز زاده، ناصر شابختی، "اعتبار سنجی تئوری موج نو در تعیین پارامترهای پایداری سازه‌های دریایی" دهمین کنگره ملی مهندسی عمران، 30 و 31 فروردین 1396.

[12] Shakarami, M., Shanehsazzadeh, A., Shabakhty, N., “Validation of New Wave Theory in Determining Stability of Offshore Wind Turbines”, Modares Mechanical Engineering, Vol.20, No.1, pp,77-86, 2020.

]14[محمد جواد کتابداری،  ، علی محمد افشار،  ، حسین موسوی زادگان، "آنالیز حساسیت سکوی ثابت دریایی با استفاده از تئوری موج نو مقید شده" اولین کنفرانس سراسری توسعه محوری مهندسی عمران، معماری، برق و مکانیک ایران،27 آذرماه 1393.

[15] Mohajernassab, S., Dastan, M., M.R., Tabeshpour, Seif, M.S., and Mehdigholi, H., “Application of New-wave Theory In The Endurance Wave Method to Assess offshore Structures Under The Persian Gulf Wave Conditions”, Journal of Marine Engineering, Vol.9, No.18, pp.71-82,  2013.

[16] ITTC Seakeeping Committee, Report of the Seakeeping Committee, Proceedings of the17th International Towing Tank Conference, pp.457-534, 1984.

[17] Cassidy, M., R. Taylor, E., and Houlsby, G., “Analysis of Jack-up Units Using a Constrained New Wave Methodology”, Applied Ocean Research, Vol.23, No.4, pp.221-234, 2001.

[18] Alves, G. M., Banner, L., “Revisiting The Pierson – Moskowitz Asymptotic Limits for Fully Developed Wind Waves", Journal Of Physical Oceangraphy, Vol.33, No.7, pp.1301-1323, 2002.

[19] Dastan Diznad, M.A., Mohajernassab, S., Seif, M.S., Tabeshpour, M.R., and Mehdigholi, H., Assessment Of Offshore Structures Under Extreme Wave Conditions By Modified  Endurance Wave Analysis”,  Marine structures, Vol.39, No.1, pp.50 -69, 2014.

[20] Chakrabarti, S.K., Hydrodynamics of Offshore Structures, WIT Press, pp.86-125, 1987.

[21] Det Norske Veritas, DNV-RP-C205. Environmental Conditions and Environmental loads. Høvik, Norway, Det Norske Veritas, DNV, 2010.

[22] Bhardwaj. U, Teixeir. A. P, Guedes Soares. C. "Reliability Prediction of an Offshore Wind Turbine Gearbox", Renewable Energy, Vol.141, pp.693-703, 2019.