لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه239
فهرست مطالب
1- مقدمه 1
2- انواع سازههای ساحلی
2-1- تنوع سازههای ساحلی....................... 5
2-2- سازههای ساحلی............................ 6
2-3- اهداف کلی در حفاظت از سواحل.............. 6
2-3-1- دیوارهای ساحلی......................... 7
2-3-2- دیوار‌ه‌ها............................... 8
2-3-3- پوششهای ساحلی.......................... 9
2-3-4- تپه‌های ماسه‌ای.......................... 9
2-3-5- آب‌شکنها................................ 10
2-3-6- دایکها................................. 10
3- مکانیک حرکت موج و تئوری امواج
3-1- مقدمه.................................... 12
3-2- تعاریف................................... 14
3-3- طبقه‌بندی امواج آب.......................... 22
3-3-1- طبقه‌بندی براساس دوره تناوب............... 22
3-3-2- طبقه‌بندی فیزیکی.......................... 24
3-3-3- طبقه بندی ریاضی.......................... 27
3-3-4- طبقه‌بندی براساس ارتفاع موج............... 29
3-4- تئوریهای موج............................... 30
3-4-1- معادلات اساسی حرکت موج.................... 32
3-4-2- تئوری موج دامنه کوتاه.................... 36
3-4-3- امواج استوکس............................. 37
3-4-4- امواج کنویدال............................ 41
3-4-5- نظریه موج تنها........................... 50
3-5- محدودیتهای کاربرد نظریه‌های امواج........... 55
3-6- نتیجه‌گیری.................................. 58
4- دایکهای ساحلی
4-1- مقدمه‌ای بر استفاده از دایکهای ساحلی......... 61
4-2- کلیات....................................... 62
4-2-1- تعاریف.................................... 62
4-2-2-هدف از بکار بردن دایکهای ساحلی............. 62
4-2-3- انواع دایکهای ساحلی....................... 62
4-2-3-1- دایکهای تیپ یک............................ 62
4-2-3-2- دایکهای تیپ دو............................ 63
4-2-3-3- دایکهای تیپ سه............................ 63
4-2-4- مناطق و محدودههای بارگذاری.................. 63
4-2-5- نیروهای وارده بر دایکهای ساحلی.............. 64
4-2-6- نقاط و عوامل شکست دایکهای ساحلی............. 65
4-2-6-1- روگذری آب یا سرریز شدن آب از روی تاج...... 65
4-2-6-2- فرسایش درشیب بیرونی....................... 65
4-2-6-3- گوه لغزش در شیب درونی..................... 66
4-2-6-4- کمبود پایداری در خاکریز................... 67
4-2-6-5- روگذری.................................... 68
4-2-6-6- پایپینگ................................... 68
4-2-6-7- اثرات برخورد مواد خارجی بر دایک........... 69
4-2-6-8- اثرات نیروی یخ بر دایک.................... 69
4-2-6-9- روانگرایی................................. 69
4-2-7- آنالیز دایک................................. 69
4-2-7-1- انتهای ساخت............................... 70
4-2-7-2- فروافتادن ناگهانی آب...................... 70
4-2-7-3- تراوش پایدار.............................. 70
4-2-7-4- زلزله..................................... 70
4-2-8- حداقل فاکتورهای اطمینان..................... 70
4-3- طراحی اولیه دایکهای ساحلی..................... 71
4-3-1- پارامترهای حاکم در طراحی.................... 71
4-3-1-1- پارامترهای محیطی مربوط به موج............. 71
4-3-1-2- پارامترهای سازه‌ای......................... 74
4-3-1-3- پارامترهای هیدرولیکی...................... 75
4-3-2- روابط پایداری............................... 78
4-3-2-1- هادسن..................................... 78
4-3-2-2- روش فن در میر............................. 82
4-3-2-3- اثرات شکل آرمور و دانه‌بندی................ 89
4-3-2-4- لایه‌های آرمور متشکل از قطعات بتنی.......... 90
4-3-3- خزش موج..................................... 92
4-3-3-1- کلیاتی مربوط به خزش....................... 92
4-3-3-2- روابط متداول برای محاسبه خزش نسبی موج..... 94
4-3-3-3- شیب متوسط................................. 100
4-3-3-4- تاثیر آبهای کم‌عمق در خزش موج.............. 100
4-3-3-5- اثر زاویه حمله موج........................ 102
4-3-3-6- اثر برم................................... 105
4-3-3-6-1- اثر عرض برم (rB) ..................... 106
4-3-3-6-2- اثر عمق برم (rdh)..................... 107
4-3-3-7- اثر زبری المانها....................... 109
4-3-4- پایین روی موج............................ 111
4-3-5- دبی سرریزی موج........................... 111
4-3-6- عبور موج................................. 118
4-3-6-1- استفاده از ......................... 118
4-3-6-2- روش تفکیک Rc و Hs از یکدیگر............ 118
4-3-7- انعکاس موج............................... 119
4-3-8- محاسبه ضخامت لایه آرمور اولیه............. 119
4-3-9- لایه آرمور ثانویه......................... 121
4-3-10- لایه فیلتر............................... 122
4-3-11- سکوی پنجه............................... 122
4-3-12- هسته.................................... 122
4-3-13- محاسبه عرض تاج.......................... 122
5- آنالیزهای انجام شده توسط Plaxis
5-1- معرفی برنامه Plaxis........................ 124
5-2- آنالیز حساسیت در تعیین تاثیر مش‌بندی........ 125
5-3- روند انجام آنالیز.......................... 128
5-4- آنالیز انتهای ساخت........................ 129
5-5- مرحله نشت پایدار.......................... 131
5-6- مرحله فروافتادگی ناگهانی.................. 134
5-7- آنالیز شبه استاتیکی....................... 136
5-8- آنالیز مربوط به مسلح کردن دایک............ 141
5-9- آنالیزهای مربوط به نشت آب................. 146
6- آنالیز دایک توسط ansys
6-1- یادآوری خروجی Plaxis....................... 150
6-2- هدف از انجام آنالیزتوسط ansys............. 150
6-3- معرفی مدل.................................. 151
6-3-1- مدلسازی................................... 151
6-3-2- مش‌بندی.................................... 152
6-3-3- بارگذاری.................................. 153
6-3-4- انجام آنالیز.............................. 154
6-4- اهمیت ماکرو در پروژه مذکور.................. 154
6-5- بررسی خروجی‌های برنامه....................... 154
6-5-1- تفسیر نتایج نوع اول....................... 157
6-5-1-1- Sx....................................... 157
6-5-1-2- Sy....................................... 160
6-5-1-3- Von mises................................ 162
6-5-2- تفسیر نتایج نوع دوم......................... 163
6-6- نتیجه......................................... 166
7- نتیجه‌گیری و پیشنهادات
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی
فهرست منابع غیرفارسی
چکیده انگلیسی
فهرست شکل‌ها
عنوان صفحه
3-1- شکل: موج گرانشی سطحی به همراه مشخصات آن... 14
3-2- شکل: جبهه و راست گوشه موج................. 16
3-3- شکل: حرکت مداری ذرات زیرموج............... 17
3-4- شکل: نیم‌رخهای امواج مختلف................. 20
3-5- شکل: طبقه‌بندی امواج دریا براساس پریود موج. 22
3-6- شکل: موج نوسانی........................... 24
3-7- شکل: تفاوت بین موج نوسانی و انتقالی....... 26
3-8- شکل: تعریف پارامترهای مورد استفاده در معادله اساسی حرکت موج................................................... 33
3-9- شکل: مقایسه بین پروفیل موج خطی و استوکس مرتبه دوم 37
3-10- شکل: نیم‌رخهای سطحی موج نویدال............. 42
3-11- شکل: نیم‌رخهای سطحی موج نویدال............. 43
3-12- شکل: رابطةبین.................... 44
3-13- شکل رابطة بین و پارامتر ........... 45
3-14- شکل: رابطة بینو پارامتر وبین ارتفاع بدون بعد تاج 46
3-15- شکل: رابطة بین .............. 47
3-16- شکل: رابطة بین ................. 48
3-17- شکل: نیم‌رخ موج تنها....................... 51
3-18- شکل: مقادیر M , N برحسب تابعی از ........ 53
3-19- شکل: نواحی اعتبار نظریه‌های مختلف موج Lemehavte 56
3-20- شکل: نظریة تحلیلی Dean................... 57
3-21- شکل: محدودة کاربرد امواج استوکس با مرتبة معین 57
3-22- شکل: محدودة کاربرد امواج نویدال........... 58
4-1- شکل: محدودههای بارگذاری بر روی دایک ساحلی 64
4-2- شکل: صفحه شکست بدون وجود برم............. 67
4-3- شکل: صفحه شکست با وجود برم............... 67
4-4- شکل: ضریب نفوذپذیری P................... 83
4-5- شکل: مقایسه فرمول هادسن و فن در میر برای هسته نفوذپذیر بعد از برخورد 1000 موج ................................ 85
4-6- شکل: مقایسه فرمول هادسن و فن در میر برای هسته نفوذناپذیر بعد از برخورد 5000 موج............................. 85
4-7- شکل: ارتفاع موج در مقابل پارامتر شکست با تاثیر سطح آسیب 86
4-8- شکل: ارتفاع موج در مقابل پارامتر شکست با تاثیر نفوذپذیری................................................... 87
4-9- شکل: ارتفاع موج در مقابل آسیب............ 88
4-10- شکل: اجزای یک دایک ساحلی.................. 92
4-11- شکل: عوامل موثر در ارتفاع دایک............ 93
4-12- شکل: تغییرات خزش نسبی با .............. 95
4-13- شکل: خزش موج به روی شیب صاف و مستقیم در آبهای عمیق 97
4-14- شکل: خزش موج به روی شیب صاف و مستقیم درآبهای کم‌عمق و خیلی کم‌عمق.............................................. 98
4-15- شکل: مقادیر خزش موج به همراه فاکتورهای تاثیر 99
4-16- شکل: تعیین مولفه شیب برای سطح مقطع شامل شیبهای متفاوت................................................... 100
4-17- شکل: اثر آبهای کم‌عمق بر طیف موج........... 101
4-18- شکل: وابستگی و برای شیبهای متفاوت.. 102
4-19- شکل: تعریف زاویة حمله موج................. 103
4-20- شکل: اثر با اندازه‌گیری نقاط برای خزش در امواج با تابش کوتاه.............................................. 104
4-21- شکل: دیاگرام عرض و عمق برم................ 105
4-22- شکل: تعیین تغییرات در شیب برم............. 107
4-23- شکل: در مقابل ...................... 108
4-24- شکل: اثر زبری المانهای مختلف.............. 109
4-25- شکل: خزش بر روی شیب آرمور سنگی با زیر لایه نفوذناپذیر................................................... 111
4-26- شکل: ارتفاع آزاد تاج در روگذری موج........ 112
4-27- شکل: مقادیر روگذری مجاز ارائه شده توسط Owen 112
4-28- شکل: مقادیر روگذری مجاز ارائه شده توسط Franco 113
4-29- شکل: تصویری از روگذری موج................. 114
4-30- شکل: تصویری از روگذری موج................. 115
4-31- شکل: خطرات روگذری......................... 115
4-32- شکل: خطرات روگذری......................... 116
5-1- شکل: مقطع مدل شده از دایک در Plaxis....... 125
5-2- شکل: تاثیر مش‌بندی بر روی تغییر مکان...... 126
5-3- شکل: تاثیر مش‌بندی بر روی ضریب اطمینان.... 127
5-4- شکل: نمونه‌ای از مش‌بندی انجام شده بر دایک. 127
5-5- شکل: مقاطع مورد بررسی در آنالیز.......... 128
5-6- شکل: تغییرات تغییر مکان با شیب در مرحله انتهای ساخت................................................... 129
5-7- شکل: محاسبة ضریب اطمینان در انتهای ساخت برای شیبهای مختلف................................................... 130
5-8- شکل: نتایج ضرایب اطمینان در انتهای ساخت... 131
5-9- شکل: تغییرات تغییر مکان در مرحلة نشت پایدار 132
5-10- شکل: تغییرات ضریب اطمینان در مرحلة نشت پایدار برای شیبهای مختلف.............................................. 132
5-11- شکل: مقایسه ضرایب اطمینان در حالت نشت پایدار 133
5-12- شکل: عملکرد توام فیلتر در ژئوسنتتیک در مقابل با فروافتادگی ناگهانی آب......................................... 134
5-13- شکل: مقایسه حداکثر تغییر مکان در مرحله فروافتادگی ناگهانی................................................... 135
5-14- شکل: مقایسه ضرایب اطمینان در مرحله فروافتادگی ناگهانی................................................... 136
5-15- شکل: حالت بیشینة اثر تخریبی زلزله بر دایک ساحلی 137
5-16- شکل: بیشینة تغییر مکان در مرحله زلزله با شتاب افقی در جهت ساحل............................................... 137
5-17- شکل: مقایسه ضرایب اطمینان در مرحله زلزله با شتاب افقی در جهت ساحل........................................... 138
5-18- شکل: تغییر مکان در مرحله زلزله با شتاب افقی در جهت سمت دریا ................................................... 139
5-19- شکل: مقایسه ضرایب اطمینان در مرحله زلزله با شتاب افقی در جهت دریا........................................... 140
5-20- شکل: حساسیت مدول مختلف برای مسلح سازها.... 142
5-21- شکل: تاثیر مدول مختلف برای ضرایب اطمینان . 142
5-22- شکل: تاثیر فاصله مسلح‌سازها بر ضریب اطمینان در بدنه خاکریز................................................... 143
5-23- شکل: گراف مقایسه‌ای تاثیر فاصله مسلح‌سازها در ضریب اطمینان ................................................... 144
5-24- شکل: تاثیر طول مسلح‌سازها بر روی ضریب اطمینان 145
5-25- شکل: منحنی دبی نشت در حالت وجود پرده آب‌بند بدون پتوی رسی................................................... 146
5-26- شکل: منحنی دبی نشت در حالت پتوی آب‌بند افقی با طول‌های مختلف و بدون پرده آب‌بند.................................... 147
5-27- شکل: منحنی نشت در حالت وجود پتوی آب‌بند و پردة آب‌بند عمودی................................................... 147
6-1- شکل: نحوة تعریف المان وگره............... 155
6-2- شکل: المان موردنظر در مرکز Core ........ 156
6-3- شکل: المان موردنظر در چپ Core........................... 156
6-4- شکل: المان مورد نظر در راست Core......... 157
6-5- شکل: Contour در step شماره 4 برای شیب 3: 1.. 158
6-6- شکل: Contour در step شماره 7 برای شیب 3: 1.. 158
6-7- شکل: Contour در step شماره 4 برای شیب 3: 1. 160
6-8- شکل: Contour تنش vonmises برای شیب 3: 1.... 163
6-9- شکل: تغییرات Sx در بازه زمان در مرکز هسته.. 164
6-10- شکل: تغییرات Sx در بازه زمان در قسمت چپ هسته 164
6-11 - شکل: تغییرات Sx در بازه زمان در قسمت راست هسته 165
فهرست جداول
عنوان صفحه
3-1- جدول: مشخصات تئوری موج airy................. 36
3-2- جدول: نتایج موج استوکس مرتبة دوم........... 38
4-1- جدول: فاکتورهای اطمینان.................... 71
4-2- جدول: مقدار ضریب KD برای تعیین وزن آرمور... 81
4-3- جدول: ضرایب تجدیدنظر برای شکل‌های آرمور..... 89
4-4- جدول: مقادیر و nV ارائه شده در SPM..... 121
5-1- جدول: نتایج تاثیر مش‌بندی................... 126
5-2- جدول: مقایسه تغییر مکان‌ها در انواع آنالیزها و شیب‌ها 135
5-3- جدول: مقایسه تغییرات مکان بین حالت زلزله و انتهای ساخت................................................... 138
5-4- جدول: مقایسه تغییر مکان در حالت زلزله و انتهای ساخت 140
5-5- جدول: مقایسه تاثیر زلزله در شیبهای مختلف بر ضریب اطمینان................................................... 141
6-1- جدول: مشخصات مکانیکی مدل .................. 152
6-2- جدول: مقادیر max تنش در شیبهای مختلف...... 159
6-3- جدول: تغییرات مقادیر تنش‌های کششی و فشاری در تغییر شیب................................................... 159
6-4- جدول: مقادیر max تنش در شیبهای مختلف...... 161
6-5- جدول: تغییرات مقادیر تنش‌های کششی و فشاری در تغییر شیب................................................... 161
6-6- جدول: مقادیر max و min تنش vonmises در شیبهای مختلف 163
چکیده
روند رو به گسترش جمعیت در دنیا و لزوم استفاده بهیـنه از اراضی ساحلی در سالـهای اخیر موجب گردیده است که تحقـیقات بیشتری در زمینه طراحی و اجـرای دایـکهای ساحلی و احیای اراضی ساحلی انجام گردد.
مدلـهای مختلف کامپیوتری جهـت طراحی سازه ای دایـکها توسعه یافته است. در دهه اخیر کشور هلند به عنوان یکی از پیشگامان اجرای دایکهای ساحلی اقدام به توسـعه دو
مدل پیشرفته plaxis وDiana نموده است.
در این تحقیق ضـرورت تاثیر تغیرات شیب وجه رو به ساحل در میزان متغیرهایی چون تغییرمکان وضریب اطمینان تحت شرایط مختلفی همچون End of construction
Steady seepage, , Rapid draw down Earthquake, باعث استفاده از Plaxis به عـنوان یک نرم افزار المان محدود گردید.
همچنین اثر متقابل تغـییرات شیب رو به دریا با Stress در مواجه با نیروی موج که یک نیروی دینامیکی و اتـفاقی است , استفـاده از نرم افزار Ansys را به عنوان یکی از قابـلترین نرم افـزارهای تحلیلی مبتنی بر المان محدود قوت بخشید. در نهایت شـیب بهینه با در نظر گرفتن شـرایط فوق استخراج گردید.
مراقبت از جان و مال انسانها در قسمتهای ساحلی، بخصوص در مناطقی که شیب ساحل نسبت به بستر دریا کم می‌باشد متخصصین را بر آن داشت تا برای حفاظت از انسانها و هرآنچه به آنها وابسته است از انواع متفاوتی از سازههای حفاظتی استفاده کنند.
با توجه به تنوع و تعدد سازههای مذکور، استفاده از هر کدام منوط به شرایط خاص مربوط به خود می‌باشد. از آنجا که بحث اصلی در ارتباط با دایکهای حفاظتی است مطالب مربوط به آن در قالب 6 فصل بجز این فصل و همچنین 5 ضمیمه تنظیم گردیده است بطوری که فصل اول (فصل حاضر)، اختصاص به نحوه و روند انجام پروژه دارد.
فصل دوم، در ارتباط با سازههای ساحلی و نکات مهم مطرح در طراحی هر یک از آنها می‌باشد.
به علت اهمیت بسیار بالای موج در طراحی کلیة سازههای دریایی به عنوان یک نیروی مهم، در فصل سوم بحث مفصلی پیرامون مکانیک حرکت موج مطرح می‌گردد.
در فصل چهارم روابط طراحی و هر آنچه که به طراحی و آنالیز دایک مربوط می‌گردد، ارائه میشود و در نهایت در دو فصل پنجم و ششم آنالیز یک دایک و بررسی متغیرهای مختلف با تغییر پارامتر شیب مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
بررسی متغیرهایی مانند نشت، اثر پردة آب‌بند، تاثیر پتوی رسی، دخالت مسلح‌سازها و همچنین آنالیزهایی چون آنالیز انتهای ساخت، آنالیز نشت پایدار و در نهایت آنالیز زلزله بصورت شبه استاتیکی، مواردی است که در قالب فصل پنجم با نرم‌افزار plaxis مورد بررسی قرار می‌گیرد.
هنگامی که بحث معطوف به بررسی تنش‌ها در پیکرة دایک می‌گردد و همچنین زمانی که مدلسازی دقیق یک موج به شکل یک نیروی دینامیکی وابسته به زمان به قصد تحلیل دایک، به عنوان هدف اصلی مطرح میشود نرم‌افزار ansys به عنوان گزینة اول انتخاب می‌گردد. آنالیزهای انجام شده توسط ansys در مبحث ششم ارائه میشود. در آخر نتایج و پیشنهاداتی در ارتباط با موضوع مطرح شده بیان می‌گردد.
قابل ذکر است که برای تفهیم هرچه بیشتر این موضوع، ضمایمی تنظیم شده است که مطالعة آنها، تصویری روشن‌تر از آنچه در محتوای این پروژه وجود دارد، نشان می‌دهد.
در ضمیمة یک به عملیات مدلسازی موج در ژاپن به قصد بررسی تاثیرات تسونامی بر دایک و محاسبه فشارهای ایجاد شده بر آن، اختصاص دارد.
ضمیمة دوم به رابطة گودا جهت محاسبة فشار موج در نواحی عمیق و کم‌عمق مربوط می‌گردد.
در ضمیمة سوم برنامه مکملی تحت ویژوال بیسیک جهت استخراج خروجی‌های مهم مربوط به مکانیک موج ارائه می‌گردد و در نهایت در ضمایم چهارم و پنجم خروجی‌های برنامه‌های Plaxis و ansys در قالب فصولی جدا مطرح میشود.
2-1- تنوع سازههای ساحلی
گستره سازههای ساحلی به اندازه‌ای وسیع است که به نوعی دربرگیرندة طیف وسیعی از انواع مختلف سازه‌ها می‌باشد. بطوری که این سازه‌ها با اهداف متنوعی ساخته می‌شوند.
در حالت کلی این نوع سازه‌ها را می‌توان به دو دسته طبقه‌بندی کرد:
الف) سازههای ساحلی
ب) سازههای فراساحلی
با توجه به تعدد سازههای ساحلی می‌توان کاربردهای متفاوتی را برای آنها متصور شد، کاربردهایی چون امکان پهلوگیری شناورها، احیاء زمین، حفاظت سواحل در برابر امواج و فرسایش، نصب خطوط انتقال نفت و گاز و همچنین احداث سدهای حفاظتی به منظور مقابله در برابر امواج و جزر و مد.
در نقطه مقابل سازههای ساحلی، سازههای فراساحلی قرار دارند. همانطور که از نام این نوع سازه‌ها مشخص است، سازههای فراساحلی، سازه‌هایی هستند که در اعماق و دور از ساحل احداث می‌شوند. نحوة احداث این نوع سازه‌ها، عمدتاً بصورت پیش ساخته است که پس از حمل به محل نصب منتقل گشته و اجرا می‌شوند.
سازه‌هایی چون سکوهای دریایی، مخازن زیردریایی و خطوط انتقال نفت و گاز در زمرة این نوع سازه‌ها قرار دارد.
تحقیق در مورد به دست آوردن شیب بهینه دایکهای ساحلی در مواجه با امواج توسط Plaxis وAnsys
