Soil Dynamics and Foundation Modeling – Offshore and Earthquake Engineering

این کتاب مروری جامع از دینامیک خاک و مدل سازی پی در مهندسی فراساحل و زلزله ارائه می کند. طیف موضوعات تحت پوشش شامل، اما نه محدود به، رفتار خاک، سازه های دریایی و زمینی، دینامیک خاک، آزمایش لرزه ای، تجزیه و تحلیل واکنش مکان، نمایش و تعیین حرکات زمین لرزه ای، ارزیابی خطر لرزه ای، روانگرایی خاک، شیب پایداری، بارهای محیطی فراساحلی، بارهای زلزله، مدل سازی و ارزیابی پی های کم عمق و عمیق، برهم کنش میان خاک و پی، و کدهای طراحی مرتبط و شیوه های توصیه شده، روش های طراحی می باشد.

نویسنده هم کاربردهای نظری و هم کاربردی را در اختیار خواننده قرار می دهد و رویکردهای روش شناختی را با کاربردهای مهندسی پیوند می دهد. این کتاب همچنین شامل پیشرفت های اخیر در مهندسی پی دریایی مانند شمع های با قطر بزرگ، شمع های لنگرگاهی، شمع های مکشی، اثرات پیری خاک و برآورد آبشستگی است. مخاطبان هدف این کتاب در درجه اول شامل کارشناسان و متخصصان پژوهشی در زمینه مهندسی فراساحل، ژئوتکنیک و زلزله هستند، اما این کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی نیز مفید خواهد بود.

سازه های دریایی با امکانات خود برای حفر چاه، استخراج و فرآوری نفت و گاز طبیعی یا ذخیره موقت محصول تا زمانی که بتوان آن را برای پالایش و بازاریابی به ساحل آورد، استفاده می شود. در بسیاری از موارد، یک سکوی دریایی همچنین دارای امکاناتی (به عنوان مثال، محله های زندگی) برای اسکان نیروی کار نیز می باشد. آنها بر اساس عملکرد یا شرایط و پیکربندی آنها تعریف می شوند. مروری کوتاه بر انواع مختلف سکوها با اشکال ساختاری و کاربرد آنها و پیشرفت ها در چند مقاله ارائه شده است. عملکردهای یک سازه دریایی ممکن است یکی از موارد زیر باشد (حتی اگر چندین عملکرد برای یک سازه امکان پذیر باشد):

1. سازه های حفاری اکتشافی: پیکربندی واحد حفاری سیار فراساحلی (MODU) تا حد زیادی توسط بار متغیر عرشه و الزامات سرعت عبور تعیین می شود.

2. ساختارهای تولید: یک واحد تولیدی می تواند چندین عملکرد داشته باشد، به عنوان مثال، پردازش، حفاری، کار، اسکان، ذخیره سازی نفت، و پشتیبانی از بالابر.

3. سازه های ذخیره سازی: برای ذخیره سازی نفت خام به طور موقت در محل قبل از انتقال آن به ساحل برای فرآوری استفاده می شود.

بنابراین می توان گفت سازه های دریایی، فراساحلی و زمینی نشان دهنده سرمایه گذاری های بزرگ است. آنها برای مقاومت در برابر انواع بارهای محیطی مانند زلزله، باد، امواج اقیانوس، جریان جزر و مد و یخ و سایر بارهای ناشی از انفجار، ارتعاشات ماشین آلات مشغول فعالیت در محیط دریا و ساحل، اجسام رها شده و عوامل دیگر طراحی شده اند. بسیاری از آنها اساساً بارگذاری دینامیکی و چرخه ای را به پی منتقل می کنند. بنابراین، درک دینامیک خاک و مدل سازی پی برای اطمینان از یکپارچگی پی و سازه و عملکرد عملیاتی ضروری است. با این حال، علیرغم افزایش دانش مهندسی، مشکلات عملی در مورد مدل سازی پی و دینامیک خاک در بسیاری از موارد علیرغم هزینه های زیاد، به شکلی ناموفق مورد رسیدگی قرار می گیرند. علاوه بر این، حتی اگر مهندسان بتوانند وظایف تحلیل پیچیده مبتنی بر رایانه را انجام دهند، بسیاری از آنها فاقد درک واقعی از اصول اساسی دینامیک خاک و مدل سازی پی و در نتیجه پیوندهای بین طرح و اجرا می شوند که این امر خود در بعضی موارد منجر به یک مانع بزرگ و غیر قابل حل در مسیر پروژه می شود. زمانی هم که از مهندسین خواسته می شود که تأییدیه و توضیحات روشنگرانه ای از نتایج تجزیه و تحلیل ارائه دهند، یا طرح ها را بهبود بخشند، خطرات ایمنی قابل توجه سبب می شود که از این امر سر باز زنند و در مجموع زیان اقتصادی قابل توجهی متوجه پروژه می شود.

این کتاب با هدف ارائه دانش عملی از مدل سازی پی و تحلیل دینامیکی که برای مهندسی فراساحل و زلزله ضروری است، موضوعات گسترده ای را در این زمینه از جمله رفتار خاک، دینامیک خاک، تجزیه و تحلیل مکان های لرزه ای و پاسخ به خاک، پوشش می دهد. فعل و انفعالات سازه، روانگرایی و مدل سازی و ارزیابی پی های کم عمق و عمیق، با در نظر گرفتن سطوح مختلف جزئیات و چالش های مهندسی مرتبط. تفاوت ها در مدل‌ سازی و پاسخ خاک و پی به دلیل بارگذاری موج های زلزله و اقیانوس نیز مورد بحث قرار می گیرد. برای تسهیل درک و استفاده از دانش برای هر موضوع، نظریه و اصول کلی به کاربردهای مهندسی آنها مرتبط می شوند.

اگر چه اصول ژئوتکنیکی فراساحلی بسیار شبیه به سازه های زمینی است با این حال برای کاربردهای مهندسی ژئوتکنیک دریایی، اندازه‌گیری شرایط خاک اغلب دشوارتر است و عدم قطعیت های بزرگ‌تری دارند، بررسی های محلی گرانتر هستند و بارهای سازه ای معمولاً قابل توجه تر هستند. علاوه بر این، تمرکز طراحی ژئوتکنیکی فراساحلی اغلب بر روی کنترل ظرفیت قرار می گیرد، در حالی که سختی پی برای تحلیل پاسخ دینامیکی سیستم‌های خاک – پی – سازه مهم است.

فصل 1 مبانی مکانیک و رفتار خاک، روش های آزمایش مقاومت خاک و کاربرد آنها در طراحی های ژئوتکنیکی را ارائه می کند. فصل 2 ویژگی ها و مدل سازی خواص خاک تحت بارگذاری چرخه ای و دینامیکی را معرفی می کند که بر رفتار های غیرخطی خاک متمرکز است. فصول 3 و 4 جزئیات تجزیه و تحلیل محل – پاسخ را با تمرکز بر نحوه محاسبه تقویت پاسخ و تقویت زدایی محیط خاک و نحوه اعمال تحریکات لرزه ای در تجزیه و تحلیل پاسخ مکان ارائه می کند. فصل 5 فعل و انفعالات و تجزیه و تحلیل خاک – سازه را توصیف می کند که پاسخ جمعی کل سیستم خاک – پی – سازه را به حرکات مشخص زمین با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش سینماتیکی (معمولاً با تجزیه و تحلیل پاسخ مکان)، انعطاف پذیری پی را تخمین می زند. امپدانس و اندرکنش ثقلی (تحلیل سازه لرزه ای) که می تواند با رویکرد مستقیم یا زیرسازه انجام شود.

فصل 6 کتاب دینامیک خاک و مدل سازی پی در مهندسی فراساحل و زلزله روش های مختلف آزمون لرزه ای شامل آزمایش میدانی، آزمایش کوچک مقیاس آزمایشگاهی و آزمایش های مدلسازی فیزیکی را معرفی می کند. فصل 7 علل و ارزیابی روانگرایی خاک را ارائه می دهد و به دنبال آن پایداری شیب در اثر بارگذاری لرزه ای در فصل 8 ارائه می شود. فصل 9 یک نمای کلی از سازه های فراساحلی و ویژگی های مشترک و متمایز آنها در مقایسه با سازه های زمینی ارائه می دهد و همچنین مدل سازی هیدرودینامیکی را برای تعیین بارگذاری محیطی اقیانوس در یک تحلیل لرزه ای ارائه می دهد. فصل 10 و 11 پیشینه نظری طیف پاسخ لرزه ای و طیف توان و چگونگی تعیین بار زلزله از نقطه نظر خطر لرزه ای را ارائه می دهد. در فصل های 12 و 13 ارزیابی ظرفیت باربری و مدل سازی برای پی های کم عمق ارائه شده است. فصل‌های 14 تا 26 جنبه های مختلف پایه های شمع، مانند ارزیابی ظرفیت شمع، فعل و انفعالات شمع و خاک، شمع های با قطر بزرگ، گروه شمع، رفتارهای پیچشی شمع ها، آبشستگی، ارزیابی لرزه ای شمع ها، شمع های لنگرگاهی و مکشی را مورد بحث قرار می دهند. در فصل 27، مسائل طراحی برای پی های کم عمق و عمیق، کدهای طراحی بین المللی مربوطه و سلسله مراتب کدها و استانداردها به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرد.

کتاب دینامیک خاک و مدل سازی پی در مهندسی فراساحل و زلزله به عنوان مقدمه ای برای موضوع و همچنین به عنوان یک کتاب مرجع با موضوعات پیشرفته در نظر گرفته شده است. علاوه بر این نویسنده سعی کرده است تا تعادل بین جنبه های نظری و عملی به نوعی برقرار شود. خطاب همه فصل‌ها به مهندسینی است که به دنبال پاسخی برای مسائل مهندسی روزانه خود و دانشجویان و محققانی هستند که به دنبال پیوند بین جنبه های نظری و عملی و بین پدیده ها و توضیحات تحلیلی هستند. البته باید گفت که مطالب این کتاب برای سایر متخصصان علوم و مهندسی و دانشجویان علاقه مند به این موضوع نیز می تواند مفید باشد.

این کتاب به گونه ای نوشته شده است که افرادی که دانش اولیه دینامیک مهندسی و مکانیک خاک دارند می توانند آن را دنبال کنند. در حالی که کتاب به دنبال ترویج هیچ “مکتب فکری” خاصی نیست، به ناچار “بهترین روش” و “نکات رایج اجرایی” از دید این نویسنده را منعکس می کند. این امر به ویژه در موضوعات انتخاب شده و سطح جزئیات اختصاص داده شده به هر یک از آنها، توالی آنها، انتخاب روش های ریاضی و غیره مشهود است. نویسنده امیدوار است که این موضوع خوانندگان را از جستجوی یافتن “بهترین” خود منصرف نکند. اکثر فصول کتاب دینامیک خاک و مدل سازی پی در مهندسی فراساحل و زلزله را می توان در یک دوره دو روزه صنعت به صورت مختصر، یک دوره فشرده یک هفته ای برای صنعت یا دانشگاه، یا یک دوره یک ترم به صورت مفصل برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی پوشش داد.