مدل سازی عددی سختی دینامیکی شمع تحت اثرآب شستگی موضعی

جهت عبور از رودخانه ها، وجود پل ها اجتناب‎ناپذیر است. از مهم‎ترین عوامل تخریب پل ها، آب‎شستگی موضعی در پایه های آنها است و بشر همواره به دنبال مهار این پدیده بوده است. آب‎شستگی پدیده ای است که در اثر اندرکنش آب و خاک، یا به‎طور طبیعی ناشی از تغییرات ریخت رودخانه ها و یا به‎طور مصنوعی ناشی از سازه‎های احداث شده توسط بشر رخ می‎دهد. بار گذاری پایه های پیچیده‎ی پل در روابط ارایه شده در مقالات و آیین نامه های طراحی تا کنون بر اساس بیشینه‎ی عمق آب‎شستگی انجام شده است و مطالعات در خصوص رفتار پل در حین آب شستگی کمتر صورت گرفته است. باتوجه به اینکه بیشینه‎ی عمق آب‎شستگی به‎صورت ناگهانی اتفاق نمی افتد، احتمالاً ظرفیت باربری پایه‎ی پل تا قبل از رسیدن به بیشینه‎ی عمق آب‎شستگی کاهش می‎یابد. برای مطالعه ی ظرفیت بارگذاری تک پایه پل در حین آب شستگی علاوه بر مطالعه ی عددی آب شستگی در اطراف پایه، نیاز به آنالیز دینامیکی نیز است. تاکنون تحقیقی که تأثیر الگوی آب شستگی بر آنالیز رفتار دینامیکی پایه را درنظر گرفته باشد، انجام نشده است. در این تحقیق ابتدا، آب شستگی در اطراف تک پایه توسط نرم افزار ssiim مدل سازی و سپس آنالیز دینامیکی پایه در نرم-افزار آباکوس مدل سازی شده است و با لینک این دو نرم افزار، رفتار پایه در حین آب شستگی بررسی شده است. نتایج حاصل مدل-سازی با نرم افزار آباکوس قبل از لینک کردن آن با نرم افزار ssiim، با نرم افزار dayna5 صحت سنجی شده است. برنامه ی لینک نوشته شده در نرم افزار متلب نیز صحت سنجی شده و خروجی این برنامه با ورودی آن مقایسه شد و عمل کرد صحیح برنامه ارزیابی شد. علاوه بر این روش، دو روش دیگر که اساس آن تخمین چاله ی آب شستگی و اعمال آن به صورت تقریبی است، مطالعه شده است و نتایج آن ها با هم مقایسه شده است. الگوی چاله ی آب شستگی در زمان های مختلف در شبیه سازی عددی توسط نرم افزار ssiim به دست آمد. مقایسه ی نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی نشان داد که این مدل در تخمین الگوی چاله ی آب شستگی خطای نسبی قابل توجهی دارد. تغییرات بیشینه ی عمق آب شستگی در جلوی پایه نسبت به زمان با داده های آزمایشگاهی و عددی محققین دیگر نشان داد که نرم-افزار ssiim در تخمین بیشینه ی آب شستگی در جلوی پایه عمل کرد خوبی دارد. مقایسه ی نتایج حاصل از نرم افزار آباکوس با نرم افزار dyna5 نشان داد که نتایج سختی نسبت به نتایج میرایی تطابق بهتری دارد. در نتایج مدل سازی با نرم افزار آباکوس مشاهده شد که رفتار پایه در فرکانس های پایین تر عمل کرد بهتری نسبت به فرکانس های بالاتر دارند. با استفاده از لینک دو نرم افزار مشاهده شد که در زمان های ابتدایی آب شستگی، سختی دینامیکی تغییرات کم تری نسبت به زمان های پایانی آب شستگی دارد. همچنین، در این روش نسبت به دو روش دیگر که چاله ی آب شستگی را به صورت تقریبی تخمین می زنند، تغییرات سختی دینامیکی کم تر به دست آمده است.