عنوان :

مقاله طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور

تعداد صفحات :۶۴

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله به طرحی نوین در ساخت اسکله های شناور  می پردازد. اسکله ها تأسیساتی می باشند که به منظور پهلوگیری کشتی جهت انجام بارگیری یا تخلیه کالاها و یا به منظور سوار و پیاده نمودن مسافرین مورد استفاده قرار می‌گیرند طراحی و اندرکنش سازه، موج و باد مسئله بسیار پیچیده ای است چراکه خاصیت تصادفی دارند ولی در هر حال برای طراحی دقیق نیاز است که آنالیز دینامیکی اسکله تحت اثر نیروی باد و موج انجام شود. آنالیز دینامیکی اسکله شناور براساس تئوری نواری موج صورت می گیرد. با استفاده از تئوری نوتری موج می توان اثر موج بر سازه را در دامنه فرکانسی تحلیل نمود. ماگزیمم پاسخ ( خمش، برش، پیچش و تغییر مکان ) را می توان تهیه کرد و از حل آن طیف پاسخ حرکت اسکله را تعیین نمود. مقطع اسکله بصورت مستطیلی و به شکل سلولس ساخته می شود و قسمتهای داخلی قطعه شناور بوسیله دیواره های ضد آب تقسیم بندی شده تا نه تنها در استحکام سازه مؤثر باشد و بار ناشی از امواج و طوفانهای دریایی را تحمل نماید بلکه از نفوذ آب در قسمتهای مختلف جلوگیری نماید. برای اطمینان از عدم نفوذ آب، در داخل قطعات شناور، احساس گرهایی در دیواره ها نصب می شود تا در مقابل اثرات احتمالی نفوذ آب به داخل آنها، بطور خودکار به صدا درآمده تا نیروهای متخصص وارد عمل شوند. ضمناً‌ در داخل قطعه شناور (اسکله یا پل) یکی سیستم لوله کشی قرار داده می شود که در صورت نیاز، آب داخل قسمتهای پرشده را به بیرون پمپاژ نماید.

جهت ایمنی و کارایی خوب و بالای اسکله در اثر امواج و طوفانهای شدید از سیستم کابل مهار و لنگر استفاده می شود که دو نوع لنگر یکی برای بسترهای سست و لجنی و دیگری برای بسترهای دارای استحکام زیاد توصیه شده است تا اسکله را در جهت ‌های مختلف مهار نمایند.

 تجارب حاصل از عوامل دسته بندی شده ای که منجر به بروز خوردگی بتن می‌شوند و با تمهیدات ساده طراحی، می توان از بروز ضایعات مشابه جلوگیری نمود.

در بررسی پتانسیل خوردگی آرماتورها در بتن های جدید و قدیم و همچنین بتنهای قدیمی که در حال حاضر آثار و شواهدی از بروز ترک و طبله شدگی و پوسته شدگی بتن را نشان نمی دهد و به بیان دیگر به ظاهر سالم می نماید اما آزمایش های پتانیسل خوردگی در ادغام با سایر آزمایشها بروز خوردگی در آینده را بطور موجه پیش بینی می نماید منجر به ارزیابی وضعیت سازه موجود از نظر دوام و پایائی شده و گامهای بعدی لازم برای طولانی تر نمودن عمر مؤثر سازه را بدست داده است.

واژه های کلیدی: اسکله های شناور  ، نیروهای دینامیکی، خوردگی، تامین ایمنی، مقاومت بتن

فهرست مطالب

مقدمه   ۱
اسکه شناور :   ۲
اجزاء اسکله های شناور :   ۴
عوامل مؤثر در طراحی اسکله های شناور :   ۶
معیار طراحی و آنالیز اسکله شناور :   ۷
طراحی اسکله شناور :   ۸
بارگذاری اسکله های شناور:   ۹
انتخاب یک سیستم شناور به منظور مدل سازی   ۱۲
تیپ بندی اسکله های شناور   ۱۳
اسکله مسافری   ۱۳
اسکله باربری سبک   ۱۳
اسکله باربری نیمه سنگین   ۱۳
بارهای تعریف شده:   ۱۴
انتخاب مدول های مناسب   ۱۴
جانمایی شمع های مهاری:   ۱۴
اتصالات   ۱۵
مدل سازی کامپیوتری اسکله و بارهای وارد بر آن:   ۱۶
تحلیل و نتایج حاصل از آن   ۱۷
کاربرد بتن توانمند در اسکله های شناور بتنی   ۲۱
شرایط محیطی   ۲۲
نیروهای دینامیکی و هیدرودینامیکی   ۲۴
افزایش دوام و حفاظت در برابر خوردگی   ۲۵
افزایش مقاومت فشاری بتن   ۲۷
نمونه یک قطعه شناور طراحی شده جهت استفاده بعنوان پل شناور و یا اسکله شناور:   ۲۸
تامین ایمنی ناشی از نوسانات امواج و باد:   ۳۰
خلاصه:   ۳۳
دستورالعمل طراحی لرزهای اسکله ها برای ایران   ۳۵
۸ – نتیجه گیری   ۵۱
ترمیم اسکله های شناور بتنی   ۵۱
مقاومت بتن درمقابل نفوذ یون کلر مطابق استاندارد ASTM CL202:   ۵۷
آزمایش مقاومت الکتریکی بتن قدیمی و جدید:   ۵۷
آزمایش Half Cell:   ۵۷
پروفیل یون کلر :   ۵۸
نتیجه گیری:   ۶۰
منابع:   ۶۱

مقدمه

اسکله ها تأسیساتی می باشند که به منظور پهلوگیری کشتی جهت انجام بارگیری یا تخلیه کالاها و یا به منظور سوار و پیاده نمودن مسافرین مورد استفاده قرار می‌گیرند انواع مختلفی از این نوع تأسیسات وجود دارد که برحسب نوع استفاده و مصالح مختلف طبقه بندی می شوند تأسیسات پهلوگیری علاوه بر ایجاد تکیه گاه برای پهلوگیری ممکن است برای مهاربندی کشتی ها تامین رابطه بین کشتی و خشکی و درنهایت به عنوان دیوار حائل نیز به کار روند. چنانچه سازه پهلوگیر همه وظایف اشاره شده در بالا را  دارا باشد آن را اصطلاحاً اسکله دیوار ساحلی (Quary wall) گویند و عمدتاً به صورت ثقلی طراحی می شود اگر علاوه بر نقش پهلوگیری به منظور مهاربندی و تأمین رابطه بین خشکی و کشتی مورد استفاده قرار گیرد آن را اسکله جدا از ساحل (wharf) می نامند و ممکن است از نوع ثقلی، شمع و عرشه و غیره باشد. ممکن است سازه فقط نقش مهاربندی را داشته باشد و درآن صورت یا به صورت شناور (عمدتاً برای کشتی های حمل نفت که در آبهای عمیق پلهو می گیرند (Mooring Buoy) و یاثابت می باشد که اصطلاحاً ستون مهاربند یا دولفین (Dolphin) به آنها اطلاق می شود.

اسکله شناور :

این نوع اسکله همانطور که از نام آن مشهود است به صورت شناور بوده و برای مناطقی که تغییرات جزر و مد درآنها زیاد است کارآیی مطلوبی دارد همچنین درصورتیکه عمق بستر درپای اسکله زیاد باشد و یا عرض رودخانه یا دریاچه یا محل استقرار اسکله تا ساحل زیاد باشد و ساخت پایه مقرون به صرفه نباشد و یا اینکه رودخانه یا دریاچه و یا دریا دارای بستر سست باشد استفاده از اسکله شناور اقتصادی است از مزایای دیگر این سیستم امکان انتقال آن از نقطه ای به نقطه  دیگر بندر و حتی از بندری به بندی دیگر می باشد طول رپی که ساحل را به اسکله شناور متصل می کند برحسب تغییرات سطح آب و نوع خودروی عبور کننده تعیین می شود و این موضوع بر هزینه اسکله اثر می گذارد از معایب این اسکله نوسان آن درحین تخلیه و بارگیری شناور می باشد لذا در بنادر تجاری مورد استفاده کمتر و در بنادر تفریحی ومسافرتی استفاده بیشتری دارد.

اسکله شناور که درقرن حاضر به عنوان رقبای اصلی اسکله های ثابت شناخته شده است درحقیقت ماحصل تلاش طراحان دررفع مشکلات موجود در کاربرد اسکله های ثابت می باشند. سرویس دهی مناسب درشرایط جز و مد امکان توسعه در بنادر با فضای محدود، مدت زمان کوتاهتر درساخت، تعمیر و توسعه و همچنین هزینه اجرایی کمتر در بسیاری شرایط از جمله عواملی بوده اند که کاربرد اسکله شناور را روز افزون نموده اند اکنون با وجود کیلومترها مرز آبی درایران و اهمیت حمل ونقل دریایی در رشد توسعه اقتصادی کشور و از سوی دیگر تجربیات عملی بسیار اندک در طراحی و ساخت این اسکله ها درکشورمان، مطالعه و تحقیق درطراحی و ساخت این اسکله ها بسیار حائز اهمیت است.

اجزاء اسکله های شناور :

۱-بدنه اصلی :

بدنه اصلی اسکله های شناور از به هم متصل شدن قعطات شناوری که خود به یکی از اشکال پانتون تکی، پانتون دوقلو یا کاتاماران و قطعه نیمه مستغرق می باشد، تشکیل شده است. نحوه اتصال این قطعات شناور می تواند به صورت اتصال پانتون‌های بزرگ، اتصال پانتونهای کوچک با عرشه فردی یا اتصال پانتونتهای کوچک با عرشه یکپارچه باشد.

۲-پل دسترسی:

این سازه به منظور اتصال بدنه اصلی اسکله به ساحل احداث می‌شود و انواع گوناگونی دارد که مهمترین آنها پلهای مفصلی، پلهای شناور و پایه ای و گوه ای، پلهای متحرک و پلهای قائم بالا رونده می باشند.

۳-سیستم مهاربندی :

مجموعه عناصری هستند که از یک سو تأمین کننده ایمنی لازم حین عملیات نقل وانتقال کالا بوده و از سوی دیگر اجازه حرکات قابل قبولی را نیز در جهات طولی وعرضی به اسکله می دهند. این عناصر خودبه گونه های مختلفی می باشند که مهمترین آنها عبارتند از :

سیستم مهاربندی فقط درون ساحلی

سیستم مهاربندی با کابلهای درون ساحلی و برون ساحلی

سیستم مهاربندی شامل دلفین های مهاری و سیستم مهاربندی شامل کابلهای زیر سطحی دو طرفه

۴-سیستم ضربه گیر :

مجموعه عناصری هستند که انرژی ضربه حاصل از پهلوگیری کشتی را جذب می‌کنند.

عوامل مؤثر در طراحی اسکله های شناور :

انتخاب سیستم سازه ای اسکله صرفاً به وضعیت ژئوتکنیکی بستر منحصر نمی باشد بلکه عواملی چند در انتخاب سیستم سازه ای اسکله ها دخیل هستند که از آن جمله به عوامل زیر می توان اشاره کرد:

–         نوع بهره برداری از اسکله (بارگذاری)

–         وضعیت ژئوتکنیکی محل احداث اسکله

–         نوع مصالح موجود و قابل دسترس

–         تکنولوژی ساخت و نیروی متخصص

–         زمان اجرا

–         شرایط هیدرودینامیکی و با د جریان های دریایی

–         زلزله با توجه به عمر مفید سازه

–         هزینه اجرا و هزینه های نگهداری

معیار طراحی و آنالیز اسکله شناور :

پس از نتیجه گیری از عوامل موثر درطرح سازه ای اسکله ها درصورت نیاز به اجرای اسکله شناور، به لحاظ شناور بودن روی آب باید معیارهای زیر در طراحی تأمین شوند:

–         رانندگی راحت، تخلیه و بارگیری ایمنی در مدت شرایط طوفان های شدید

–         ایمنی خوب درمدت طوفانهای شدید

–         مقاومت در برابر بار امواج و عدم نفوذپذیری آب به داخل آنها

حرکات قطعات شناور و بارهای وارده بر سازه آنها نقش مهمی در کیفیت کاری آنها دارد و معمولاً حرکات بیش از حد شناور، مانع از انجام عملیات می گردد لذا در طراحی شناور ها حداقل حرکت ومیل به پابرجایی درحالت مدنظر بالا، فضای کافی برای تجهیزات و هزینه پایین فاکتورهای اساسی هستند.

طراحی اسکله شناور :

درطراحی اسکله های شناور ویا پل های شناور باید درنظر داشت که بارهای زنده و مرده توسط نیروی بویانسی آب تحمل می شود. در طراحی یک قطعه شناور (پل یا اسکله) از تئوری تیر برروی بستر الاستیک (Beam on Elastic Foundation) استفاده می شود. طراحی و اندرکنش سازه، موج انجام می شود مشابه آنچه در کشتی ها در اثر بار موج انجام می شود ماهیت این روش بر این فرض است که جریانی که ازیک مقطع عبور می کند درمقاطع دیگر پل و یا اسکله اثر ندارد با استفاده از تئوری نواری می توان اثر موج برسازه را در دامنه فرکانسی تحلیل نمود ماکزیمم پاسخ (خمش- برش- پیچش-تغییر مکان) را می توان با استفاده از اثر طیفی بدست آورد برای این منظور یک مدل اجزای محدودی از پل و یا اسکله می توان تهیه کرد و از حل آن طیف پاسخ حرکت اسکله را تعیین نمود.

بارگذاری اسکله های شناور:

۱-بارهای موج و باد:

درمورد فعالیت های موج و باد پل یا اسکله شناورتحت اثر چهار بار زیر می باشد:

–         بارهای جانبی دائمی موج و استاتیکی باد

–         بارهای دینامیکی باد

–         بارهای موج درمرتبه اول برخورد

–         بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر است

باراستاتیکی باد مرکب است از نیروهای بالا برنده و مقاوم در برابر حرکت آب و عامل لنگر و واژگونی روی مقطع عرضی، بار دینامیکی باد، جزئی از مؤلفه تغییر این نیروها و لنگرها می باشد.

بارهای جانبی موج یکنواخت از نتایج انعکاس موج هستند. مولفه دینامیکی فعالیت موج مرکب است از مرتبه اول بارهای موج، سپس بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر هستند. درمرحله دوم تأثیرات امواج قرار دارند که این امر نتیجه تلفیق امواج با فرکانس نزدیک می باشد. بارهای موجی که به آهستگی درحال تغییر هستند در فرکانس هایی که به اندازه کافی پائین هستند اتفاق می افتد تا اینکه نزدیک فرکانس طبیعی سازه شوند.

۲-بارهای مرده :

۲- بارهای مرده: شامل وزن بدنه اصلی اسکله و کلیه تاسیسات وتجهیزات ثابت روی آن

۳- بارهای زنده: شامل وزن کلیه ماشین آلات متحرک بر اسکله، کالاها و افراد

۴- بارهای محیطی: که خود به چند شکل می تواند بر اسکله اثر کند. مهمترین آنها باد، جریان و موج می باشند که نیروهای حاصل از باد و جریان غالباً‌ بصورت نیروهای وارده از کشتی بر بولاردهای اسکله در نظر گرفته می شود. حساسیت اسکله های شناور نسبت به موج ایجاب می کند که غالباً‌ آنها را در حوضچه های  حفاظت شده احداث نمایند.

۵- نیروهای مهاری: این نیروها توسط خطوط مهار کشتی به پایه های ثابت روی اسکله (بولاردها) وارد می شوند و مقادیر آنها تابع وزن کشتی، باد و جریان است. در این تحقیق از جداول نیروی بولارد برای کشتی های با تناژ مختلف از مراجع ژاپنی استفاده شده است.

۶- نیروهای حاصل از ضربه کشتی در پهلوگیری: این نیروها در هنگام پهلوگیری کشتی به فندرها وارد می شوند. برای محاسبه نیروها ابتدا انرژی وارده را از رابطه‌ی زیر محاسبه می کنند:

(۱)

که در آن E کل انرژی ضربه ای، V­­­­_n مولفه ی عمود بر اسکله ی سرعت کشتی، K ضرب خروج از مرکزیت، g شتاب گرانش، W₁ وزن کشتی و W₂ جرم افزوده که خود از رابطه زیر بدست می آید:

(۲)

که در آن D آبخور کشتی و  طول کشتی و  وزن مخصوص آب می باشد. نهایتاً با استفاده از جداول طراحی فندرها که در این تحقیق جداول شرکت بریجستون می باشد می توان نیروهای وارده را بدست آورد.

انتخاب یک سیستم شناور به منظور مدل سازی

55,000 ریال – خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .