ارزيابي قابليت اطمينان موج‌شكن‌هاي سكويي(مطالعه موردي موج‌شكن بندر شهيد بهشتي چابهار)

كارشناسي ارشد

به دليل عدم قطعيت‌هاي زياد در محيط دريا، طراحي مبتني بر تحليل‌هاي معين و استفاده از روابط تجربي براي طراحي سازه‌هاي ساحلي مانند موج‌شكن‌ها از عدم قطعيت بالايي برخوردار بوده و منجر به سطح مجهولي از ايمني سازه در طول عمر آن خواهد شد. براي در نظرگيري عدم قطعيت‌هاي موجود در محيط دريا استفاده از تحليل‌هاي احتمالاتي مي‌تواند رويكرد مناسبي براي ارزيابي و طراحي سازه‌هاي ساحلي و دريايي مي‌باشد. استفاده از روش قابليت اطمينان كه مي‌تواند با درنظرگيري عدم‌قطعيت‌ها، احتمال خرابي يا شاخص قابليت اطمينان يك سازه را تحت مود‌هاي خرابي مختلف ارزيابي كند، در اين تحقيق براي ارزيابي احتمالاتي موج‌شكن سكويي بندر شهيد بهشتي چابهار مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج تحقيق در اين پژوهش شامل 4 زمينه بوده كه در بخش اول به ارزيابي احتمالاتي انواع مدل‌هاي عرض تخريب سكو در موج‌شكن‌هاي سكويي پرداخته شده است. در مقايسه 6 مدل عرض تخريب سكو، مدل اندرسن و بوچارث2010 و مدل تورِم به ترتيب داراي بيشترين و كمترين احتمال خرابي سكو با مقدار 86/0 و 23/0 در اقليم حاضر مي‌باشند. دو مدل اندرسن2014 كه اصلاح شده مدل اندرسن-بوچارث در سال 2010 بوده و مدل ون در مير-سيگاردرسن كه داراي قابليت اطمينان بالايي بوده و با استفاده از تعداد بسيار زيادي از داده‌ها توسعه داده شده‌اند، به ترتيب داراي احتمال خرابي 4/0 و 6/0 مي‌باشند. همچنين اثرات تغييرات اقليمي در تمامي مدل‌ها به جزء مدل ون در مير و سيگاردرسن باعث افزايش احتمال خرابي تا ميزان حداكثر 2 تا 3 درصد مي‌شود. اثرات تغييرات ميانگين و ضريب تغييرات ارتفاع موج، اثرات عمق آب، ارتفاع آزاد سكو و عدم قطعيت مدل با احتمال خرابي مورد ارزيابي قرار گرفته است. براساس تحليل حساسيت انجام شده، پارامتر‌هاي ارتفاع موج و پريود موج مهمترين پارامترهاي بار در تمامي مدل‌ها بوده و پارامترهاي جرم آرمور و چگالي آن مهمترين پارامترهاي مقاومت مي‌باشد. در بخش دوم به مقايسه احتمالاتي انواع مدل‌هاي روگذري موج در دو حالت امواج عمود و امواج مورب پرداخته شده است كه در بخش اول با فرض امواج عمود بر سازه(فرض غيردقيق و محافظه‌كارانه)، احتمال خرابي در 7 مدل مورد بررسي قرار گرفت. با بررسي احتمالاتي 7 مدل روگذري موج نتايج تحليل نشان مي‌دهد كه مدل پيلاي و اندرسن به ترتيب با مقدار حدود 64/0 و 6/0 بيشترين مقدار احتمال خرابي را در بين مدل‌ها دارا بوده و بعد از آن مدل‌هاي ون در مير- سيگادرسن 2016 و 2012 و مدل يوروتاپ 2018 به ترتيب با مقدار 55/0، 51/0 و 48/0 احتمال خرابي نسبتا نزديك به دو مدل قبلي را دارند. همچنين دو مدل يوروتاپ2007 و مدل ون در مير- جانسن با مقدار 19/0 و 11/0 كمترين احتمال خرابي را پيش‌بيني مي‌كنند. بيشتر موج‌شكن‌هايي كه در زمان‌هاي گذشته طراحي شده‌اند، از رابطه ون در مير و جانسن براي كنترل روگذري آن‌ها استفاده شده است كه در مقايسه با مدل‌هاي جديد مشخص مي‌باشد كه استفاده از اين مدل، منجر به نتايجي با تخمين بسيار پايين روگذري مي‌شود. براساس تحليل حساسيت انجام شده در مدل‌هاي مختلف، پارامتر ارتفاع موج مهمترين پارامتر بار مي‌باشد. همچنين اثر تغييرات ميانگين و ضريب تغييرات ارتفاع موج، اثر ارتفاع آزاد تاج و دبي روگذري مجاز در احتمال خرابي روگذري مورد ارزيابي قرار گرفته است. در بخش دوم مقايسه احتمالاتي مدل‌هاي روگذري موج با فرض امواج مورب(فرض صحيح) و اثر تغييرات اقليمي براي 5 مدل كه اثرات امواج مورب را در نظر مي‌گيرند، انجام شده است. در اين بخش اثر امواج مورب، احتمال خرابي را در مدل‌هاي ون در مير- سيگاردرسن2012 و 2016 و يورتاپ2018 تا حدود 30 درصد كاهش مي‌دهد. همچنين اثر تغييرات اقليمي در سه مدل بالا تا حدود 7 درصد مي‌تواند احتمال خرابي را افزايش دهد. در كليه تحليل‌هاي بالا در مقايسه انواع روش‌هاي قابليت اطمينان با روش نمونه‌‌گيري مونت كارلو MCS، مي‌توان بيان كرد كه روش نمونه‌گيري اهميت IS كمترين خطا را داشته و روش قابليت اطمينان مرتبه اول FORM داراي خطاي قابل قبولي در اكثر مدل‌ها بوده و روش قابليت اطمينان مرتبه دوم SORM در برخي مدل‌ها با اعمال انحناي اضافي مي‌تواند خطاي نسبتا قابل توجهي داشته باشد. در بخش سوم تحليل قابليت اطمينان سيستم براساس دو مجموعه روابط و در نظرگيري سه مود خرابي روگذري موج، عرض تخريب سكو و تغييرشكل موج‌شكن با فرض سيستم سري انجام شده است. براساس تحليل انجام شده سيستم اول داراي احتمال خرابي 636/0 و سيستم دوم داراي احتمال خرابي 487/0 بوده كه اختلاف حدود 14/0 را نشان مي‌دهد. همچنين اثر تغييرات اقليمي در سيستم دوم باعث افزايش 5/1 درصدي احتمال خرابي شده در حالي كه در سيستم اول اين افزايش بسيار ناچيز بوده و مي‌توان نتيجه گرفت كه اثر تغييرات اقليمي در سيستم دوم بيشتر مي‌باشد. در بخش پاياني كاربرد شبكه‌هاي بيزين در بروزآوري احتمال خرابي با مشاهده جديد از متغيرهاي تصادفي و با در نظر گيري 6 سناريو ارتفاع موج، پريود موج و تراز سطح آّب براي بروزآوري احتمال خرابي اقدام شده است. در بررسي مودهاي خرابي مختلف، در تمام سناريوهاي بروزآوري، احتمال خرابي سكوي موج‌شكن بحراني‌تر از دو مود ديگر مي‌باشد. همچنين روند تغييرات احتمال خرابي در مود روگذري بسيار سريع بوده و با توجه به تاثير همزمان هر سه متغير تصادفي بروزشده در اين مدل، احتمال خرابي در سناريوي چهارم به بعد، به شدت كاهش مي‌يابد. احتمال خرابي مود تغييرشكل از مقدار كمتر از ارتفاع موج 5/4 متر به سمت صفر ميل كرده و اين مود خرابي فقط براي امواج شديد بحراني مي‌باشد.

205163

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر برات مجردي

مهندسي عمران گرايش سواحل بنادر و سازه هاي دريايي

دكتر ناصر شابختي