بررسی تأثیر مشخصات بار جانبی بر رفتار مونوپایل با استفاده از مدل‌سازی فیزیکی

مونوپایل پرکاربردترین نوع فونداسیون برای انتقال بار توربین‌های بادی فراساحلی به زمین است. در بیش از 80 درصد توربین‌های فراساحلی از مونوپایل استفاده شده است. یک مونوپایل در طول دوره بهره‌برداری تحت تأثیر میلیون‌ها سیکل بارگذاری جانبی قرار می‌گیرد که باعث ایجاد دوران و تغییر شکل جانبی در آن می‌شود. این دوران و تغییر شکل ایجاد شده در مونوپایل، تابع عواملی چون مشخصات خاک، مشخصات شمع و خصوصیات بار وارد بر آن است. روش‌های طراحی موجود، برای شمع‌های تحت بار جانبی با قطر کمتر از 1 متر قابل استفاده هستند. با توجه به این‌که مونوپایل‌ها لوله‌های فلزی توخالی با قطر حدودی 2 الی 8 متر هستند، در این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی فیزیکی در فضای سانتریفیوژ ژئوتکنیکی (Ng)، رفتار آنها در خاک ماسه‌ای تحت اثر بار جانبی مونوتونیک و سیکلیک مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور بررسی نحوه تأثیر خصوصیات بار جانبی وارده، 1 آزمایش با بار مونوتونیک و 6 آزمایش با بارهای سیکلیک طراحی و اجرا شده و تأثیر پارامترهای مختلف بارگذاری بر روی جابجایی تجمعی، تغییر شکل و سختی خاک مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام آزمایش‌ها تغییر مکان مونوپایل به‌صورت جسم صلب بوده و جابجایی تجمعی حداکثر سر شمع بر حسب تعداد سیکل با دقت بسیار خوبی از یک روند توانی پیروی می‌کند. همچنین روند تغییرات سختی بر حسب تعداد سیکل به‌صورت افزایشی بوده و آهنگ این افزایش به‌صورت کاهشی است.