هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

بررسی تأثیر پارامترهای هندسی اسپادکن بر روی ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی در بستر دریا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر
چکیده
در تحقیق حاضر، اقدام به مطالعه عددی تاثیر پارامترهای هندسی اسپادکن سکوهای دریایی ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی پانچ اسپادکن در خاک، با سیستم دو لایه‌ای ماسه بر روی رس، با روش کوپل لاگرانژی – اویلری شده است. این تحقیق با استفاده از نرم‌افزار ABAQUSE مدلسازی شده است و سناریوهای مورد بررسی بر اساس مطالعه سایر تحقیقات گذشته و با در نظر گرفتن کمبودهای این تحقیقات در نظر گرفته شده است. در این تحقیق پارامترهای هندسی اسپادکن شامل تاثیر قطر اسپادکن، زاویه نوک اسپادکن و ضخامت بزرگترین سطح مقطع اسپادکن در نظر گرفته شده است. نتایج به‌دست آمده با نتایج سایر تحقیقات گذشته مقایسه گردید تا توانایی روش کوپل لاگرانژی- اویلری در تخمین ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی پانچ اسپادکن مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد، پارامترهای هندسی مورد نظر شامل ، ضخامت لایه‌ی ماسه‌ای و قطر اسپادکن نسبت مستقیمی با مقاومت باربری پی اسپادکن دارند. به‌طوری‌که با افزایش هر کدام از این خصوصیات، مقاومت باربری نیز افزایش می‌یابد. همچنین نتایج نشان می‌دهد که پارامتر ضخامت بزرگترین سطح مقطع اسپادکن تأثیری در ظرفیت باربری و پدیده گسیختگی در خاک ندارد. همچنین نتایج به‌دست آمده از تحقیق حاضر نشان می‌دهدکه مدل‌های تجربی2013 Lee et al و2014 Hu et al نتایج را کمتر از مدل‌ کوپل لاگرانژی – اویلری برآورد نموده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the influence of geometrical parameters spudcan on the bearing capacity and rupture phenomenon in the two-layer system of sandy soil on clay

نویسندگان English

kamal alikhani
MORTEZA BAKHTIARI
etemadladin rabeegholami
khorramshahr university of marine science and technology
چکیده English

In the present research, numerical study of the effect of geometrical parameters of the spudcan on the bearing capacity and the rupture phenomenon of the spudcan punch in the soil, with a two-layer system of sand on clay, has been carried out using the Lagrangian-Eulerian couple method. In this research, ABAQUSE software was used for modeling the scenarios of the present research are based on the study of other past researches and considering the shortcomings of these researches. In this research, the geometrical parameters of the spud, including the influence of the spud's diameter, the angle of the spud's tip, and the thickness of the largest cross section of the spud are considered. The obtained results were compared with the results of other previous researches in order to evaluate the ability of the Lagrangian-Eulerian couple method in estimating the bearing capacity and the spudcan punch rupture phenomenon. The results of the research show that the desired geometric parameters, including the thickness of the sand layer, have a direct relationship with the load-bearing strength of the spudcan foundation. Also, the results show that different roughness parameters between clay and foundation and the thickness of the largest cross-sectional area of the spudcan have no effect on the bearing capacity and the rupture phenomenon in the soil. Also, the results obtained from the present research show that the experimental models of Lee et al 2013 and Hu et al 2014 have estimated the results less than the CEL model.

کلیدواژه‌ها English

Numerical study
ABAQUSE software
spudcan
Geometric parameters
Lagrangian-Eulerian couple method
[1] Bolton MD. The strength and dilatancy of sands. Geotechnique. 1986 Mar;36(1):65-78.
[2] Chouhan K, Chavda JT. A novel approach to simulate cone penetration test using conventional FEM. Geotechnical and Geological Engineering. 2023 Mar;41(2):1439-51.
[3] Deng W, Tian X, Han X, Liu G, Xie Y, Li Z. Topology optimization of jack-up offshore platform leg structure. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment. 2021 Feb;235(1):165-75.
[4] Gao W, Yu L, Hu Y. Large deformation FE analysis of large diameter spudcan penetration into two-layer of uniform clays. International Journal of Geotechnical Engineering. 2012 Apr 1;6(2):171-7.
[5] Hu P, Stanier SA, Cassidy MJ, Wang D. Predicting peak resistance of spudcan penetrating sand overlying clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2014 Feb 1;140(2):04013009.
[6] International Organization for Standardization. Petroleum and Natural Gas Industries: Site-specific Assessment of Mobile Offshore Units. Jack-ups Commentary and Detailed Sample Calculation. ISO; 2012.
[7] Lee KK. Investigation of potential spudcan punch- through failure on sand overlying clay soils. [dissertation]. Perth: Univ. Western Australia; 2009. 217p.
[8] Lee KK, Randolph MF, Cassidy MJ. Bearing capacity on sand overlying clay soils: A simplified conceptual model. Géotechnique. 2013 Dec;63(15):1285-97.
[9] Liu J, Yu L, Zhou H. Kong X. J. Bearing Capacity and Critical Punch-Through Depth of Spudcan on Sand Overlying Clay. China Ocean Eng, . 2014;28(1): 139 – 147.
[10] Qiu G, Henke S. Controlled installation of spudcan foundations on loose sand overlying weak clay. Marine Structures. 2011; 24(4): 528–550.
[11] Qiu G, Henke S, Grabe J. 3D FE analysis of the installation process of spudcan foundations. In 2nd International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics (ISFOG), Perth WA. 2010; pp. 685–690.
[12] SNAME. SNAME:Recommended practice for site specific assessment of mobile jack-up units. T & r bulletin 5-5a 1st edn, rev 3. Alexandria, VA, USA : Society of Naval Architechts and Marine Engineers.2008.
[13] Teh K L, Leung C F, Chow Y K, Handidjaja P. Prediction of punch-through for spudcan penetration in sand overlying clay. Offshore Technology Conference, OTC20060.2009.
[14] Tolooiyan A, Gavin K, Dyson AP. Estimation of spudcan penetration in variable sand deposits with the Arbitrary Lagrangian Eulerian Finite Element Method. Ocean Engineering. 2023 Aug 1;281:114955.
[15] Wu H, Njock PG, Chen J, Shen S. Numerical simulation of spudcan-soil interaction using an improved smoothed particle hydrodynamics (SPH) method. Marine Structures. 2019 Jul 1;66:213-26.
 

  • تاریخ دریافت 16 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 19 دی 1402
  • تاریخ پذیرش 24 دی 1402