ارزیابی پاسخ مدل های مختلف اندرکنشی خاک- شمع- سازه در جاکت نگهدارنده ‏توربین بادی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مهندسی عمران دانشگاه علم و صنعت

2 کارشناسی ارشد مهندسی سواحل , بنادر و سازه های دریایی / دانشگاه علم و صنعت ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی سواحل بنادر و سازه های دریایی / دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

مدل‌های مختلفی برای بررسی رفتار اندرکنش خاک- سازه و شمع در سازه‌های نگه‌دارنده توربین‌های بادی استفاده می‌شود که می‌تواند برروی پاسخ سازه دریایی تاثیر قابل توجهی بگذارد. در این تحقیق تلاش گردیده پاسخ سازه دریایی توربین بادی را برای سه مدل ساده‌سازی شده اندرکنش خاک- شمع- سازه شامل روش طول پایداری با طول‌های مختلف 2, 4, 6 و 8 برابر قطر شمع، ماتریس سختی و فنرهای مستقل بدست آورده و با مدل پیچیده تیر بر روی بستر غیر خطی وینکلر به عنوان مدل مرجع، مقایسه شود. نتایج بدست آمده از تحلیل سازه‌دریایی برای مدل‌های مختلف نشان می‌دهد که از میان روش‌های مختلف اندرکنش خاک , شمع و سازه روش طول پایداری با عمق گیرداری هشت برابر قطر شمع بهترین تطابق را با مدل مرجع دارد و به عنوان روشی ساده با محاسباتی محدود می‌تواند کمک شایانی به مهندسین در طراحی و تحلیل سازه کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Response Evaluation of‏ ‏Different Pile-Soil- Structure ‎Interaction Models in Wind Turbine Offshore Structure

نویسندگان [English]

  • Naser Shabakhty 1
  • Seyed Saeid Tabatabaei 2
  • Koorosh Khodaverdi 3
1 Assistant Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology,Tehran,Iran
2 School of Civil Engineering,Iran University of Science and Technology,Tehran, Iran
3 School of Civil Engineering,Iran University of Science and Technology,Tehran, Iran
چکیده [English]

There are different soil-pile-structure interaction models that can affect on the response of offshore wind turbine structures. In this research, we tried to estimate the response of wind turbine offshore structures under tree different soil-pile-structure models which includes fixity level length with 2, 4, 6 and 8 times of pile diameter, stiffness matrix and independent springs and compared with more advanced and complete model of non-linear Winkler beam model. Results show the model of fixity level length with 8 times of diameter gives the best result among other models for axial loads in structural bracing elements and can be used as simplified pile-soil-structure interaction for wind turbine offshore structures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pile-soil-structure interaction
  • wind turbine offshore structures
  • beam on non-linear Winkler ‎foundation
[1]        G. L. WindEnergie, "Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines," Germanischer Lloyd Rules and Guidelines, IV—Industrial Services, Part, 2005.
[2]        S. Adhikari and S. Bhattacharya, "Dynamic analysis of wind turbine towers on flexible foundations," Shock and vibration, vol. 19, pp. 56-37, 2012.
[3]        M. Karimirad, Offshore energy structures: for wind power, wave energy and hybrid marine platforms, Springer,2014
 
[4]        J. Jonkman, “Overview of the ElastoDyn Structural-Dynamics Module”, NREL Wind Turbine Modeling Workshop, EWEA Offshore, Frankfurt, Germany, 2013.
[5]        W. Popko, F. Vorpahl, A.Zuga, M. Kohlmeier,J. Jonkman,A.  Robertson, T.J. Larsen, A. Yde, K. Saetetro, and K.M. Okstad, “Offshore Code Comparison Collaboration Continuation (OC4), Phase 1-Results of Coupled Simulations of an Offshore Wind Turbine With Jacket Support Structure”,  The Twenty-second International Offshore and Polar Engineering Conference, 2012.
[6]        J. Jonkman, S.Butterfield, W.Musial and G. Scott, “ Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development”, National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO, Technical Report No. NREL/TP-500-3806, 2009.
[7]        T, Fischer, W. De Vries and B. Schmidt, UpWind Design Basis (WP4: Offshore foundations and support structures), 2010
[8]        W. Shi, H. C. Park, C. W. Chung, H. K. Shin, S. H. Kim, S. S. Lee, et al., "Soil-structure interaction on the response of jacket-type offshore wind turbine," International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol. 2, pp. 148-139, 2015.
[9]        F.Vorpahl, W. Popko, and D. Kaufer, "Description of a basic model of the” UpWind reference jacket” for code comparison in the OC4 project under IEA Wind Annex XXX," Fraunhofer Institute for Wind Energy and Energy System Technology (IWES), Germany, 2011.
[10]     Winkler, Die Lehre von Elasticitaet und Festigkeit; Prag 1867 (H. Dominicus), pp. 182-184
[11]      A.RP2A-WSD, "Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms–working stress design–," in Twenty-, ed, 2007.
[12]      N.D.Barltrop and A. J. Adams, Dynamics of fixed marine structures vol. 91: Butterworth-Heinemann, 2013.
[13]      W. G. K. Fleming, A. J. Weltman, M. F. Randolph, and W. K. E. (Author), Piling Engineering, 2nd edition ed.: Halsted Press;, 1992
[14]      M. F. Randolph, "The response of flexible piles to lateral loading," Geotechnique, vol. 31, pp. 259-247, 1981.
[15]      M. M. Memarpour, M. Kimiaei, M. Shayanfar, and M. Khanzadi, "Cyclic lateral response of pile foundations in offshore platforms," Computers and Geotechnics, vol. 42, pp.192-180. 2012.