ارزیابی پاسخ لرزه ای فونداسیون مونوپایل توربین بادی فراساحل در خاک ماسه ای به وسیله مدل سازی عددی

با توجه به توسعه توربین های بادی در مناطق لرزه خیز، ازجمله نواحی شرقی آسیا، نواحی جنوبی اروپا و بخش های غربی ایالات متحده آمریکا و همچنین اهمیت فونداسیون چنین سازه هایی در طراحی و اجرا، بررسی رفتار لرزه ای فونداسیون توربین های بادی امری ضروری می باشد. در این مقاله، رفتار لرزه ای یک فونداسیون مونوپایل (monopile) به همراه مدل ساده شده توربین بادی، تحت یک زلزله مشخص، به روش اجزاء محدود در نرم افزار OpenSees مدل سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ابتدا مدل عددی، با نتایج مدل سازی دینامیکی سانتریفیوژ یک شمع فولادی مستقر در خاک ماسه ای، اعتبار سنجی و پس از آن اثر تغییر پارامترهای مختلف از جمله طول مدفون و قطر فونداسیون، تراکم نسبی خاک، شرایط مونوپایل مستقر بر روی بستر سنگی و همچنین بارگذاری باد به صورت یکنواخت و چرخه ای بررسی گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تغییر پارامترهای مذکور تاثیر قابل توجهی بر روی رفتار لرزه ای سیستم سازه و فونداسیون دارد. افزایش ابعاد مونوپایل (قطر و طول) و همچنین تراکم نسبی خاک، عملکرد لرزه ای سیستم سازه فونداسیون را بهبود می بخشد و باعث کاهش جابه جایی جانبی در بالای برج و کاهش نشست و چرخش در مونوپایل می گردد. با تغییر رفتار مونوپایل از حالت اصطکاکی به اتکایی، موارد بیان شده با تغییر مثبت، منجر به بهبود رفتار در سازه و فونداسیون توربین بادی، تحت بارگذاری لرزه ای می گردد. همچنین بارگذاری باد، باعث ایجاد جابه جایی و چرخش بیشتر به سازه شده و اعمال بار باد به صورت یکنواخت شرایط بحرانی تری را نسبت به حالت بارگذاری چرخه ای، ایجاد می کند.