محمد حسین منعمی

بررسي عددي سختی­ دینامیکی شمع در ­پایه­ های­ پیچیده تحت اثرآب­شستگي موضعي

چكيده

جهت عبور از رودخانه­ ها، وجود پل­ ها اجتناب‎ناپذير است. از مهم‎ترين عوامل تخريب پل ­ها، آب‎شستگي موضعي در پايه­ هاي آنها است و بشر همواره به دنبال مهار اين پديده بوده است. آب‎شستگي پديده ­اي است كه در اثر اندركنش آب و خاك، يا به‎طور طبيعي ناشي از تغييرات ريخت رودخانه ­ها و يا به ‎طور مصنوعي ناشي از سازه‎ های احداث شده توسط بشر رخ مي‎ دهد. بار­گذاری  پایه ­های پيچيده‎ ي پل در روابط ارايه شده در مقالات و آيين ­نامه ­هاي طراحي تا ­کنون بر اساس بيشينه‎ ي عمق آب‎شستگی انجام شده است و مطالعات در خصوص رفتار پل در حین آب­شستگی كمتر صورت گرفته است. باتوجه به اینکه بيشينه ‎ي عمق آب‎شستگي به ‎صورت ناگهانی اتفاق نمی­افتد، احتمالاً ظرفیت باربری پايه ‎ي پل تا قبل از رسیدن به بيشينه‎ ي عمق آب‎شستگي کاهش مي ‎یابد.

برای مطالعه ­ی ظرفیت بارگذاری تک ­پایه ی پل در حین آب­شستگی علاوه بر مطالعه ­ی عددی آب­شستگی در اطراف پایه، نیاز به آنالیز دینامیکی نیز است. تاكنون تحقيقي كه تأثير الگوي آب­شستگی بر آنالیز رفتار دینامیکي پایه را درنظر گرفته باشد، انجام نشده است. در این تحقیق ابتدا، آب­شستگی در اطراف تک ­پایه توسط نرم ­افزار SSIIM مدل­سازی و سپس آنالیز دینامیکی پایه در نرم­ افزار آباکوس مدل­ سازی شده است و با لینک این دو نرم ­افزار، رفتار پایه در حین آب­شستگی بررسی شده است. نتایج حاصل مدل ­سازی با نرم‌افزار آباكوس قبل از لینک کردن آن با نرم‌افزار SSIIM، با نرم ­افزار DAYNA5 صحت­ سنجی شده است. برنامه‌ي لینک نوشته شده در نرم­ افزار متلب نیز صحت­ سنجی شده و خروجی این برنامه با ورودی آن مقایسه شد و عمل­کرد صحیح برنامه ارزیابی شد. علاوه بر این روش، دو روش ديگر که اساس آن تخمین چاله‌ي آب­شستگی و اعمال آن به‌صورت تقریبی است، مطالعه شده است و نتایج آن­ها با هم مقایسه شده است.

الگوي چاله­ ی آب­شستگی در زمان­ های مختلف در شبیه­ سازی عددی توسط نرم­افزار SSIIM به‌دست آمد. مقايسه‌ي نتايج شبيه‌سازي با داده ­های آزمایشگاهی نشان داد که این مدل در تخمین الگوي چاله‌ي آب­شستگی خطاي نسبي قابل توجهي دارد. تغييرات بیشینه­ ی عمق آب­شستگی در جلوي پایه نسبت به زمان با داده‌های آزمایشگاهی و عددی محققین دیگر نشان داد که نرم­افزار SSIIM در تخمین بیشینه­ ی آب­شستگی در جلوي پایه عمل­کرد خوبی دارد. مقایسه­ ی نتایج حاصل از نرم­ افزار آباکوس با نرم ­افزار DYNA5 نشان داد که نتايج سختی نسبت به نتايج میرایی تطابق بهتري دارد. در نتایج مدل­ سازی با نرم ­افزار آباکوس مشاهده شد که رفتار پايه در فرکانس ­های پایین­تر عمل­کرد بهتری نسبت به فرکانس ­های بالاتر دارند. با استفاده از لینک دو نرم ­افزار مشاهده شد که در زمان ­های ابتدایی آب­شستگی، سختی دینامیکی تغییرات کم­تری نسبت به زمان­ های پایانی آب­شستگی دارد. همچنین، در این روش نسبت به دو روش ديگر که چاله­ ی آب­شستگی را به‌صورت تقريبي تخمین می­زنند، تغییرات سختی دینامیکی کم­تر به­ دست آمده است.