بررسی اثرات ناشی از خستگی در اتصالات سکوی جک آپ در دریای خزر

تحلیل خستگی یکی از مهمترین بخش­های طراحی سازه­های فراساحلی است. این تحلیل با توجه به وجود نیروهای متناوب ناشی از موج، جریانات دریایی، باد و غیره در محیط دریا از اهمیت ویژه­ای در طراحی اولیه برخوردار است. همچنین، در نظر گرفتن اثرات ناشی از خستگی، یکی از مولفه­های مهم در تخمین عمر سکوها به شمار می­رود. در این مقاله، در ابتدا و با در نظر گرفتن شرایط محیطی محل عملیات (دریای خزر) سکوی جک­آپ ایران­خزر توسط نرم­افزار ANSYS مدل­سازی شده است. با توجه به آمارهای موجود از شرایط محیطی دریای خزر ارتفاع موج مشخصه برابر ۱۲ متر و سرعت جریانات دریایی برابر ۱ متر بر ثانیه در نظر گرفته شده است. به منظور مدل­سازی اندرکنش خاک و سازه، از فنرهای الاستیکی استفاده گردیده که سختی آنها بر اساس آیین­نامه API در آب­های کم­عمق استخراج شده است. پس از انجام تحلیل دینامیکی غیرخطی در تمامی جهت­های تابش موج، راستای موج غالب و اتصال بحرانی سکو مشخص شده است. این اتصال با درنظر گرفتن طول موثر عضو­ها و تکیه­گاه­های مناسب، مدل­سازی شده و پس از اعمال بارهای سه­گانه (نیروی محوری، لنگر خمشی درون­صفحه و لنگر خمشی برون­صفحه) تحت تحلیل خستگی قرار گرفته است. سپس، با در نظر گرفتن قانون ترکیب تنش ارائه شده توسط آیین­نامه API ، تنش نقطه حاد محاسبه شده و گره بحرانی نیز مشخص شده است. تحلیل خستگی برای این گره، با در نظر گرفتن دیاگرام S-N توصیه شده توسط آیین­نامه API انجام شده و خسارت سالیانه و در نهایت عمر تقریبی سکو بدست آمده است. در ادامه بر اساس روش توزیع تجمعی انرژی موج اثر راستاهای مختلف موج در تحلیل خسارت سالیانه اتصال بحرانی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مقاله، سعی شده تا با ساده­سازی محاسبات و نیز اعمال تقریب­های قابل قبول، روش آسانی به منظور یافتن اتصال بحرانی سکوی جک­آپ پیشنهاد شده و سپس از روی تنش بحرانی در اتصالات این سکو عمر تقریبی آن را محاسبه کرد.

Keywords:

Jack Up , Dynamic Analysis , Fatigue , Critical Joint , Annual Damage , جک­آپ , تحلیل دینامیکی , خستگی , اتصال بحرانی , خسارت سالیانه