فهرست مطالب

مهندسی دریا - پیاپی 15 (بهار و تابستان 1391)

نشریه مهندسی دریا
پیاپی 15 (بهار و تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/08/13
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مصطفی زین الدینی، سید احمد حسینی، محمدرضا بهاری صفحات 1-12
    اتصالات تیر- ستون تاثیر قابل توجهی بر رفتار سازه ها در دمای معمولی و در دماهای بالا دارند. بررسی های صورت گرفته بر روی آتش سوزی های واقعی و همچنین آزمایشهایی که صورت گرفته اند، مشخص می کنند که اتصالات بر زمان دوام اعضای سازه ای در آتش نیز تاثیر قابل توجهی دارند. ولی با این وجود به دلیل هزینه بالایی که آزمایشهای در دمای بالا دارند در مورد طیف گسترده ای از اتصالات، اطلاعات آزمایشگاهی کافی موجود نیست.
    یکی از این اتصالات، اتصالات تیر I شکل به ستون لوله ای در عرشه سکوهای نفتی می باشد. به دلیل احتمال بالای خطر آتش سوزی در سکوهای نفتی، بررسی رفتار این اتصالات در حرارت های بالا از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بنابراین، 11 آزمایش بر روی این نوع اتصالات انجام شد تا مقاومت به آتش سوزی این اتصالات ارزیابی شود. مودهای گسیختگی و الگوی تغییر شکل نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مود اصلی گسیختگی اتصال، گسیختگی کششی استار پلیت بالایی می باشد.
    کلیدواژگان: اتصالات تیر به ستون لوله ای، سکوهای نفتی، رفتار در دمای بالا، نمودار دما، دوران، آتش، مطالعه آزمایشگاهی
  • علی اکبر رمضانیانپور، احسان جهانگیری، فرامرز مودی، بابک احمدی صفحات 13-27
    یکی از مهمترین علل موثر بر دوام سازه های بتن مسلح، کلرید نفوذ یافته به درون بتن بوده و از این رو در دهه های اخیر طراحی بر اساس دوام سازه های بتنی در محیط دریایی اهمیت ویژه ای پیدا نموده و مدل های مختلفی برای تخمین عمر مفید توسط مراکز تحقیقاتی ارائه شده است. علی رغم تحقیقات گسترده صورت گرفته کماکان مفاهیم مبهم و بحث برانگیز در این زمینه وجود دارد. یکی از مهمترین مسائل تاثیرگذار بر دوام بتن، شرایط محیطی قرارگیری بتن می باشد. لذا تحقیقات در شرایط محیطی مختلف برای ارزیابی ملاحظات طراحی بر اساس دوام و تخمین عمر مفید می تواند بسیار مفید واقع شود. خلیج فارس به علت دمای محیطی بالا و رطوبت زیاد و همچنین میزان یون کلرید موجود در آب، یکی از مخرب ترین محیط های طبیعی برای بتن مسلح از نقطه نظر دوام می باشد.
    هدف این مقاله بررسی چهار مدل تخمین عمر مفید خدمت رسانی بتن مسلح به کمک آزمایش های صورت گرفته بر روی سازه بتنی در شرایط واقعی می-باشد. که دو مدل توسط مراکز تحقیقاتی خارجی و دو مدل دیگر توسط مراکز تحقیقاتی داخلی ارائه شده است. نتایج گویایی عدم قطعیت های فراوان در تخمین های مدل ها و عدم تطابق مدل های خارجی با شرایط محیطی خلیج فارس می باشد.
    کلیدواژگان: بتن، طراحی بر اساس دوام، مدل های تخمین عمر مفید، انتشار یون کلرید، خلیج فارس
  • محمد جواد کتابداری *، امین نعمتی روزبهانی صفحات 29-41
    در این مقاله از یک مدل عددی بدون شبکه بنام هیدرودینامیک ذرات هموار نسبتا تراکم پذیر (WCSPH) برای شبیه سازی روند شکست موج تنها بر روی ساحل شیب دار استفاده شده است. این مدل دو بعدی بوده و سیال را به صورت کمی تراکم پذیر درنظر می گیرد و علاوه بر حل معادلات حاکم بر سیال لزج برای به دست آوردن میدان سرعت و چگالی، از حل معادله حالت برای به دست آوردن فشار استفاده می کند. این مسئله باعث کاهش حجم محاسبات نسبت به روش پایه مدل هیدرودینامیک ذرات هموار می شود. برای شبیه سازی آشفتگی سیال در روند شکست موج از مدل آشفتگی SPS که به وسیله تئوری شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) به دست آمده، استفاده شده است. در تحقیق حاضر، برای بررسی دقت مدل در شبیه سازی سطح آزاد ابتدا مدلسازی شکست سد انجام شد و نتایج مدل با نتایج آزمایشگاهی Martin و Moyce(1952) مقایسه شد. سپس برای معتبرسازی مدل آشفتگی، نتایج پدیده شکست سد توسط مدل با نتایج آزمایشگاهی Issa (2005) مورد مقایسه قرار گرفت. این مقایسه ها نشان داد که مدل تهیه شده ابزاری قوی جهت شبیه سازی رفتار جریان سیال آشفته است. در انتها تغییرات یک موج تنها در حال شکست بر روی ساحل شیب دار مدل سازی شده و نتایج مورد بحث قرار گرفت.
    کلیدواژگان: موج تنها، شکست موج، هیدرودینامیک ذرات هموار نسبتا تراکم پذیر، ساحل شیب دار
  • شاهرخ حسینی هاشمی، سید رسول آتشی پور*، محمود کریمی، مهدی اسحاقی صفحات 43-60

    در این مقاله، یک تحلیل ارتعاشات آزاد برای ورق های بیضوی ساخته شده از مواد هدفمند FGM با شرایط مرزی مختلف بر پایه روش چند جمله ای- ریتز و تئوری کلاسیک ورق ارائه شده است. تابع پذیرفتنی پیشنهاد شده علاوه بر دقت بالا برای فرکانس های طبیعی بدست آمده دارای این قابلیت است که برای شرایط مرزی متنوع کلاسیک، یعنی لبه گیردار، لبه آزاد و تکیه گاه ساده مورد استفاده قرار گیرد. فرض شده است که خواص مکانیکی ورق FGM بصورت پیوسته و براساس یک قانون تابع توانی از کسر حجمی مواد سازنده در راستای ضخامت تغییر می کند. همگرایی روش چند جمله ای- ریتز اعمال شده مورد بررسی قرار گرفته است و صحت حل ارائه شده با انجام یک مقایسه جامع با نتایج حاصل از مطالعات موجود در منابع برای ورق بیضوی همگن و ورق دایروی FGM بررسی شده است. ضمن آنکه مقایسه نتایج حاصل از تحلیل حاضر با نتایج المان محدود، صحت حل انجام شده برای ورق های بیضوی FGM را تایید می کند. در پایان اثر هندسه ورق و پارامتر غیر همگنی خواص بر فرکانس های طبیعی مورد مطالعه قرار گرفته است و شکل مودهای مربوط به حالات متقارن- متقارن، متقارن- پادمتقارن، پادمتقارن- متقارن و پادمتقارن- پادمتقارن ارائه شده است.

    کلیدواژگان: ورق بیضوی، مواد هدفمند FGM، فرکانس طبیعی، روش چند جمله ای، ریتز
  • حامد حقیقی، محمدرضا جاهد مطلق صفحات 61-74
    برای پایدارسازی شناور در سرعت های بسیار پایین یا در حال سکون از دو عملگر مخازن فعال و ژایروهای پایدارساز استفاده می شود. اما با توجه به محدودیت فرکانس های کاری مخازن فعال، استفاده از ژایروها پیشنهاد می گردد. با توجه به اهمیت اثرات غیرخطی مانند چسبندگی و نیروهای هیدرودینامیکی، در این مقاله مدلی غیرخطی توام با عملگر ژایرو استفاده شده است. با توجه به خصوصیات امواج واقعی دریا، اغتشاش حاصل از امواج به صورت عدم قطعیت غیر پارامتری می باشد. لذا از کنترل کننده غیرخطی مد لغزشی برای رسیدن به یک سیستم مقاوم در برابر اغتشاش امواج استفاده شده است. همچنین کنترل کننده H_∞ غیرخطی برای محدودسازی هرچه بیشتر اثر اغتشاش بر ورودی طراحی شده است. کنترل کننده مد لغزشی انرژی کنترلی بیشتری مصرف می کند در عوض عملکرد میراکنندگی آن بیشتر است. کنترل کننده H_∞ غیرخطی انرژی کنترلی پایین تری مصرف می کند و در عوض عملکرد میراکنندگی آن نسبت به حالت قبل کمتر است. ایده اصلی مدل استفاده شده در این مقاله از مرجعی گرفته شده است که در آن تخمین داده های مربوط به مدل از روی یک شناور واقعی با عملگر ژایروی موسوم به هالکون انجام شده است. با اعمال کنترل کننده های غیرخطی طراحی شده، عملکرد میراکنندگی در گستره وسیعی از شرایط دریایی افزایش یافته است. علاوه بر این در مقاله حاضر اثرات غیرخطی در مدل لحاظ شده است. شبیه سازی های نهایی بر مبنای تحلیل های طیف موج، کارایی کنترل کننده ها را برای سیستمی مقاوم با پایداری مجانبی در مقابل امواج دریا نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل کننده مد لغزشی، کنترل کننده H، ∞ غیرخطی، رول شناور، ژایرو، پایدارسازی
  • حمید زراعتگر، احسان حسنی چالکسرا، رضا یوسف نژاد، محمد جواد جواهریان صفحات 75-83
    آنالیز ورود گوه به آب یک مسئله پایه ای است که کاربرد متنوعی دارد. استفاده از روش تست آزمایشگاهی یک ابزار قدرتمند است که در این مقاله با تکیه بر آن، ورود گوه با زوایای ددرایز 20، 30 و 40 درجه به سطح آب بررسی شده وتوزیع فشار روی بدنه ی گوه ثبت گردید. تست انجام شده به روش سقوط آزاد و برای حالت متقارن می باشد. سپس مطالعه ای پارامتری بر روی تاثیرات سرعت ورود به آب و زاویه ددرایز بر روی ضریب فشار صورت گرفت. همچنین پارامتر عمق نفوذ بدون بعد (Z) که ترکیبی از دو پارامتر زمان و مکان می باشد بعنوان پارامتر مستقل برای توزیع فشار بر روی گوه مورد ارزیابی قرارگرفت. نهایتا نتایج حاصل از این آزمایش ها با برخی کارهای عددی موجود مقایسه گردید. نوع بررسی پارامتری انجام شده در اینجا به کمک نتایج تست از نقاط قوت تحقیق حاضر می باشد.
    کلیدواژگان: گوه، سرعت برخورد، زاویه ددرایز، توزیع فشار، ضریب فشار
  • محمدرضا شکاری مهرآبادی، مهدی شفیعی فر صفحات 85-96
    طراحی موج شکن های سکویی شکل پذیر بر مبنای ایجاد سکویی عریض در نزدیکی سطح آب جهت ایجاد تغییر شکل تا رسیدن به نقطه تعادل، با بکار بردن قطعات آرمور کوچکتر در مقایسه با موج شکن های توده سنگی مرسوم، استوار است. درتحقیق حاضر، عرض فرسایش یافته این نوع ازموج شکن ها تحت تاثیر پارامترهای مختلف امواج و سازه با استفاده ازروش مدل آزمایشگاهی دوبعدی درفلوم موج مورد بررسی قرار گرفته است. مجموعا 156 آزمایش در این تحقیق انجام شده است که امواج تابشی به مدل مقطع موج شکن از نوع امواج نامنظم با طیف انرژیJONSWAP بوده است. جهت بررسی تاثیر عرض اولیه سکو و قطر مشخصه سنگدانه ها بر میزان فرسایش، شرایط مختلف امواج از قبیل ارتفاع موج، پریود موج، تعداد موج برخوردی (مدت طوفان) در نظر گرفته شده است.جهت تحلیل و بررسی نتایج، رابطه مناسبی برای محاسبه عرض فرسایش یافته با در نظر گرفتن پارامترهای موج و سازه ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: مدل آزمایشگاهی، موج شکن سکویی شکل پذیر، عرض فرسایش یافته، عرض اولیه، قطر سنگدانه
  • محمد سعید سیف، حمید مهدیقلی، همایون استکانچی، محمد علی داستان صفحات 97-103
    بررسی رفتار لرزه ای سکو های دریایی، یکی از مهم ترین شاخص های طراحی آن ها در مناطق لرزه خیز می باشد. با این وجود روش های تحلیلی ای که در این زمینه از دقت قابل قبولی برخوردار می باشند، به دلیل پیچیدگی و زمان بر بودن، در عمل چندان مورد توجه مهندسین قرار نگرفته اند. روش زمان دوام، روش مناسبی جهت حل این مشکل می باشد. در این روش می توان با قبول محدوده مناسبی از خطا، زمان تحلیل را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش داد، بطوری که با انجام یک تحلیل زمان دوام رفتار سازه را در سطوح مختلف لرزه ای ارزیابی کرد. در این مقاله ابتدا به معرفی روش های مختلف تحلیل در آیین نامه ها و روش زمان دوام پرداخته شده و در ادامه رفتار لرزه ای سه سکو با استفاده از تحلیل طیفی آیین نامه 2800 و توابع شتاب زمان دوام مورد مقایسه قرار گرفته است. بدین منظور از تابع شتابی که در روش زمان دوام بر مبنای طیف آیین نامه 2800 تولید گشته، استفاده شده و میزان اختلاف در نتایج در مقایسه با تحلیل طیفی آیین نامه 2800 ارائه گردیده است که از تطابق مناسبی.برخوردار می باشند.
    کلیدواژگان: سکوی پایه ثابت، روش زمان دوام، رفتار لرزه ای، تحلیل طیفی
|
  • Mostafa Zeinoddini, Seied Ahmad Hosseini, Mohammad Reza Bahaari Pages 1-12
    Beam-to-column connections have been found to be of great significance in influencing structural behavior at ambient and elevated temperatures. Observations from full-scale fire tests and damaged structures confirm that connections have a considerable effect on the stability time of structural components in fire. Due to the high cost of elevated temperature tests, adequate experimental data about a broad range of connections is not available. One type of such connections is the connections between I-shape beam and pipe shape columns in oil platform decks. Considering the high probability of fire in oil platforms, study of the behavior of these connections at elevated temperatures is of great importance. Therefore, 11 experimental tests were conducted on this connection type to investigate their fire-resistance capacity. The failure modes and deformation patterns of these specimens were studied. The results showed that the main failure mode of the connection is the tensile failure of top star plate.
    Keywords: topside connections, oil platforms, elevated, temperature, experimental study, fire
  • Professor Ali Akbar Ramezanianpour, Mr Ehsan Jahangiri, Assistance Professor Faramarz Moodi, Mr Babak Ahmadi Pages 13-27
    Chloride ion ingress is one of the major problems that affect the durability of reinforced concrete structures such as bridge decks, concrete pavements, and other structures exposed to harsh saline environments. Therefore, durability based design of concrete structures in marine areas has gained great significance in recent decades and various mathematical models for estimating the service life of reinforced concrete have been proposed. In spite of comprehensive researches on the corrosion of reinforced concrete, there are still various controversial concepts. Effect of environmental conditions on durability of concrete structures is one of the most important issues. Hence, regional investigations are necessary for durability-based design and evaluation of the models proposed for service-life prediction. The Persian Gulf is one of the most aggressive regions of the world because of elevated temperature and humidity as well as high content of chloride ions in seawater. In this work, two probabilistic service-life prediction models and two other service-life models proposed by local research centers are studied and compared using chloride profiles obtained from marine RC structures located in the Persian Gulf region. The results show the various uncertainties in model predictions and incompatibility of non-local models with Persian Gulf region.
    Keywords: Concrete, Service, Life Prediction Models, Durability, Based Design, Chloride Diffusion, Corrosion, Persian Gulf
  • Dr Mohammad Javad Ketabdari Amin Nemati Roozbahani Pages 29-41
    In this article, a numerical meshless method called Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamic (WCSPH) is used to simulate the solitary wave breaking process on the beach. The present model is a two dimensional model that considers the fluid weakly compressibility. This model solves the viscous fluid equations to obtain velocity field and density and solves the equation of state to obtain the pressure field. This leads to computational efficiency of the model in comparison with basic SPH model. To simulate the fluid turbulence in wave breaking process, the Sub Particle Scale (SPS) model that is obtained from Large Eddy Simulation (LES) theory of turbulence is used. In this research to consider the accuracy of free surface simulation, first a dam break test is performed to compare the model results with experimental data of Martin and Moyce (1952). Afterwards to verify the turbulence model, a comparison between model results of dam break phenomenon and experimental results of Issa (2005) is carried out. These comparisons showed that the developed model is a powerful tool for simulation of the turbulent flow behavior. Finally, the transform of a breaking solitary wave on the sloping beach is modeled and the results were discussed.
    Keywords: Solitary Wave, Wave Breaking, Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamic, Slopped Beach
  • Dr Shahrokh Hosseini Hashemi, Mr Seyed Rasoul Atashipour, Mahmood Karimi, Mehdi Eshaghi Pages 43-60

    This paper deals with a free vibration analysis of functionally graded elliptical plates with different classical boundary conditions on the basis of polynomial-Ritz method and classical plate theory. The proposed admissible function is capable to obtain accurate natural frequencies of various classical boundary conditions namely, clamped, free and simply supported edges. The mechanical properties of the FG plate are assumed to vary continuously through the thickness of the plate and obey a power law distribution of the volume fraction of the constituents. The convergency of applied polynomial-Ritz method is investigated. In order to verify the accuracy of the present solution, a comprehensive comparison study is performed with the available results in the literature for homogeneous elliptical plate and FG circular plate. Also, the numerical results of the present solution for FG elliptical plate are compared with those of the finite element method (FEM). Finally, the effects of the plate geometry and inhomogeneity on the natural frequencies are investigated and some vibrational mode shapes related to symmetric-symmetric, symmetric-antisymmetric, antisymmetric- symmetric and antisymmetric- antisymmetric states are presented.

    Keywords: Elliptical plate, Functionally Graded Materials, Natural Frequency, polynomial, Ritz method
  • Hamed Haghighi, Mohammad Reza Jahed, Motlagh Pages 61-74
    For stabilization of zero speed ships active anti roll tanks and gyro stabilizers are used. Because of anti roll tank limitations on working frequencies gyro stabilizers are proposed. A nonlinear model for ship is used to simulate hydrodynamic forces. Wave’s disturbances are considered as non-parametric uncertainty. A sliding mode controller is used for roll stabilizing. A nonlinear h infinity controller is designed to reduce the disturbance effects on the ship. The designed sliding mode controller uses more control energy from h infinity controller. Instead roll reduction of the sliding mode controller is grater from the other one. The main concept of the used model in this article was taken from an authority that ship model data estimated from real ship with Halcyon gyro actuator. Roll reduction increases by applying designed controllers in wide range of sea states. In addition nonlinear effects intended in this article. Simulation results based on Jonswap wave spectrum demonstrates the performance of robust system in confrontation with wave perturbations.
    Keywords: Sliding mode controller_Nonlinear H infinity controller_Ship roll_Gyro_Stabilisation
  • Dr Hamid Zeraatgar, Ehsan Hassani Chalaksara, Reza Yousefnejad, Mohammad Javad Javaherian Pages 75-83
    Analysis of wedge water entry as a basic problem has wide application. Model testing is a powerful means to deal with the said problem. In this study, a set of water entry tests on wedges of 20, 30 and 40 degrees deadrise angles has been conducted and the pressure distributions are recorded. Free falling method in symmetry conditions are considered in this research. A parametric study on pressure coefficients due to velocity and deadrise angles has been carried out on the wedge. Furthermore, Z-parameter as a non-dimensional factor defined for two individual parameters, time and depth of entry, has been evaluated. Finally, some comparison with numerical methods is presented. The kind of parametric study by means of model test may be regarded as the outcome of this study.
    Keywords: Wedge, Impact Velocity, Deadrise Angle, Pressure Distribution, Pressure Coefficient
  • Mohammad Reza Shekari, Mehdi Shafieefar Pages 85-96
    The predominant principle included in the design of reshaping berm breakwaters is the supply of a wide berm at or nearby the water level with less armor stone size than that used in conventional design, which are allowed to reshape until an equilibrium slope is attained. In the present study, the recession of the berm due to wave and structure parameters has been investigated based on two dimensional experimental modeling in a wave flume. A series of 156 tests have beencarried out with irregular waves with JONSWAP spectrum to observe the behavior of the structure.To cover the effects of initial berm width and stone sizes on berm recession, several wave parameters such as wave height, wave period and storm duration have been considered. To analyze the results, the experimental data are presented together, leading to a formula for prediction of the berm recession considering foregoing parameters, i.e. wave and structural parameters.
    Keywords: Experimental Modeling, Reshaping Berm Breakwater, Berm Recession, Initial Berm Width, Stone Size
  • Dr. Mohammad Saeed Seif, Dr. Hamid Mehdigholi, Dr. Homayoon E. Estekanchi, Mr. Mohammad Ali Dastan Diznab Pages 97-103
    Evaluation of seismic behavior of offshore platforms is one of the important design steps in seismic regions. Nevertheless, because of complication and time cost of these methods, engineers usually do not study them deeply. Endurance Time (ET) method is a good solution for this problem. In this method, with acceptance of a reasonable region of errors, the time of analysis can be reduced considerably. Besides with one ET analysis, the behavior of structure can be evaluated in different seismic levels. In this paper, the ET and other usual methods in standards are introduced and then the seismic behavior of three platforms is compared with ET and response spectrum method. In this comparison, the acceleration function which is generated base on Iranian cod (2800 standard), is used and the differences are considered in relation to spectral analysis of 2800 standard. The results show appropriate conformity between two methods.
    Keywords: Fixed Offshore Platform, Endurance Time Method, Seismic Behavior, Spectral Analysis