تحلیل لرزه ای توربین های بادی با در نظرگرفتن اثرات اندرکنش خاک و سازه

در این پایان نامه، با ارائه مدلی کاربردی برای شبیه سازی توربین به همراه پی، شمع و خاک به صورت یک پارچه به بررسی اثرات اندرکنش خاک و سازه بر رفتار لرزه ای توربین بادی پرداخته می شود. بدین منظور، شیوه ای نوین برای مدل سازی سه بعدی پی مکعب مستطیل شکل توربین، با فرض رفتار صلب برای آن، رابطه سازی و ارائه می گردد. پس از وارد نمودن مدل پیشنهادی در نرم افزار opensees، کفایت و توانایی آن در کاهش زمان تحلیل بدون کاهش دقت پاسخ ها نمایش داده خواهد شد. در این روش، پی دارای تنها شش درجه آزادی بوده که به گره مرکزی پی نسبت داده شده و با فرض فنرهای انتقالی غیرخطی در سه راستای عمود برهم، بر هر یک از وجوه پی، رفتار خاک پیرامون آن ها در برپاسازی ماتریس سختی جزء وارد می گردد. در ادامه، با معرفی توربین 5/1 مگاوات مبنای آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر ایالات متحده آمریکا و 7 مدل مختلف، ارزیابی اثرات اندرکنش خاک و سازه آغاز می شود. این مدل ها شامل یک حالت با تکیه گاه گیردار به همراه دو گونه سیستم تکیه گاهی (پی منفرد و پی دارای شمع) می باشند؛ که هر یک برای سه گونه خاک مختلف (ماسه نرم، متوسط و سخت) مورد بررسی قرار می گیرند. انطباق شرایط پی های طراحی شده بر فرضیات مدل سازی نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. با انجام تحلیل های مودال مشاهده می شود که با وارد نمودن اثر خاک و شرایط تکیه گاهی در مدل سازی، بسامد طبیعی سازه کاهش یافته و میزان کاهش برای مودهای بالاتر بیش تر است. در ادامه، اثر تغییرات میرایی بر بیشینه شتاب بالای برج، تحت تحریک افقی سه زلزله مختلف، ارزیابی و مقدار اثرگذاری آن اندک تشخیص داده می شود. تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه پاسخ مدل های اندرکنش، تحت مولفه افقی سه زلزله با شدت های مختلف، آشکار می سازد که تأثیر اندرکنش خاک و سازه بر تخمین مقدار و توزیع نیروهای داخلی برج شامل برش و لنگر خمشی قابل ملاحظه بوده و بر حسب نوع خاک، سیستم تکیه گاهی و شدت زلزله تغییراتی تعیین کننده در نتایج ایجاد می کند؛ که میزان این تغییرات تا سقف 32 درصد نیز تعیین می گردد. از سوی دیگر، اندرکنش خاک و سازه تغییر چندانی در بیشینه جابه جای بالای برج به وجود نمی آورد.