بخشی از مقاله
-1 چکیده:
عرض فرسایش یافته سکو، در موجشکنهاي شکل پذیر، پارامتر مهمی در تخمین پایداري این نوع از سازهها به شمار میرود به طوري که اگر عرض فرسایش یافته سکو بیشتر از عرض اولیه آن باشد، موجشکن سکویی دچار تخریب و ناپایداري خواهد شد. در 30 سال گذشته مطالعات گستردهاي به منظور تخمین میزان عرض فرسایش یافته سکو، در این نوع از موجشکنها صورت پذیرفته است که حاصل این تحقیقات ارائه روابط مختلفی است که از آن جمله میتوان به رابطه Torum - 2000 - اشاره کرد. این رابطه براي موجشکنهاي سکویی همگن که در دولایه ساخته شدهاند ارائه شده است و اثرات برخی پارامترها در آن لحاظ نشده است.
با توجه به استفاده گسترده این رابطه در طراحیها و همچنین تفاوت ساختاري که موجشکنهاي ساخته شده در ایران به لحاظ تعداد لایهها و عرض دانهبندي با نمونههاي دیگر آن در دنیا دارند، لزوم اصلاح این رابطه به منظور تخمین صحیح عرض فرسایش یافته سکو امري ضروري به نظر میرسد. به این منظوري یک سري آزمایشهاي مدل فیزیکی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه تربیت مدرس تحت امواج نامنظم و با استفاده از طیف JONSWAP صورت پذیرفته است. در این آزمایشها که تعداد آن به 120 آزمایش میرسد اثرات پارامترهاي مختلفی همانند قطر اسمی سنگدانه، عرض اولیه سکو، عمق آب در پاي سازه و تراز قرارگیري سکو نسبت به سطح ایستابی لحاظ شده است.
-2 مقدمه:
موجشکن سازهاي است که با مقاومت در برابر نیروهاي هیدرولیکی ناشی از امواج، محیطی ایمن و آرام به منظور پهلوگیري و باراندازي کشتیها فراهم می کند. عملکرد یک موجشکن تودهسنگی در برابر امواج بدین صورت است که قسمت اصلی انرژي امواج توسط شکست امواج روي شیب از بین میرود و باقیمانده آن نیز از طریق عبور جریان از محیط متخلخل موجشکن و یا سرریزي و انعکاس امواج، مستهلک می شود. انواع سنتی موجشکنها داراي مقاطع ذوزنقهاي بوده و در طراحی آنها از رابطه Hudson - 1974 - و یا Van der Meer - 1988 - استفاده میشود. موجشکنهاي سنتی که بر این اساس طراحی میشوند اجازه تغییر شکل نداشته و سطح آسیب در آنها صفر و یا بسیار اندك میباشد، به همین دلیل در ساخت آنها از سنگهایی با ابعاد بزرگ و یا آرمورهاي بتنی استفاده میشود.
پس از ظهور تفکر شکلپذیري در موج شکنها، این سازهها با ابعاد بزرگتر و سنگهاي کوچکتر با دامنه قطري گستردهتر نسبت به انواع سنتی، و به صورت ذوزنقهاي طراحی شدند. اما با گذشت زمان قسمت فوقانی مقطع که بار زیادي به آن وارد نمیشد از پروفیل حذف شد و یک سکو در سمت دریا به وجود آمد. این عمل باعث اقتصادي شدن ساخت موجشکنهاي شکلپذیر شد و سبک جدیدي از موجشکنها تحت عنوان سکویی به وجود آمد. در طول مدتی که امواج به این نوع از موجشکنها برخورد میکند، موجشکن به صورت پروفیل S تغییر شکل می دهد.
در شکل - - 1 نمونه اي از موجشکن سکویی شکلپذیر نشان داده شده است. این نوع از سازهها در کنار دوام بالایی که دارند از لحاظ روش ساخت سادهتر و ارزانتر میباشند و تقریبا از تمام خروجی معادن در ساخت آن استفاده میشود . - Sigurdarson et al 2001 - از انواع دیگر موجشکنهاي سکویی میتوان به موجشکنهاي سکویی غیر قابل شکلپذیر اشاره کرد، این نوع از موج شکنها به دلیل استفاده گسترده در کشورهاي ایسکاندیناوي به خصوص ایسلند، به موج شکن ایسلندي معروف میباشند. عیب اساسی این نوع از موجشکنها بالا بودن میزان انعکاس اموج میباشد که به دلیل تیزتر بودن شیب وجه جلویی آنها حادث میشود و مزیت آنها سرریزي کمتر در مقایسه با موج شکنهاي شکل پذیر میباشد.
در موجشکنها از متغیرهاي متعددي براي توصیف رفتار سازه استفاده میشود. در این زمینه سازههاي پایدار ایستا، با معیار آسیب بررسی می-شوند. این متغیر ممکن است مقدار سنگ جابجا شده یا میزان جابجایی یک دیواره تاج باشد. در حالی که سازههاي پایدار دینامیکی با معیار نیمرخ تغییرشکلیافته، عمق فرسایش یافته ، طول پنجه تغییریافته - ∆R - و یا عرض فرسایش یافته سکو توصیف میشوند که پارامتر عرض فرسایش یافته به عنوان مهمترین پارامتر در بیان پایداري سازه به شمار میرود، به طوري که اگر میزان فرسایش پدید آمده در سازه بزرگتر از عرض موجود باشد، تخریب در سازه اتفاق میافتد. بنابراین تخمین عرض سکو این نوع از موجشکنها از اهمیت زیادي برخوردار است و طراحی باید به گونهاي صورت بگیرد که بعد از رسیدن به پروفیل پایدار از عرض سکوي موجشکن به میزان تا باقی بماند و امواج به شیب بالایی سازه آسیب وارد نکنند .
با توجه به اهمیت سکو در این نوع از موجشکنها، محاسبه عرض مناسب و عوامل موثر بر آن از اهمیت بالایی برخوردار است، لذا محققین بسیاري بر روي عرض فرسایش یافته سکو و پارامترهاي موثر بر آن تحقیق نمودهاند که میتوان از Van der Meer - 1990,1992 - ، Van Gent - 1995,1996 - ، Hall and Kao - 1991 - ، Archetti and Lamberti - 1996 - ، Torum - 1998,2003 - ، Sigurdson et al. - 2007 - ، Lykke Andersen - 2009 - و مقیم و همکاران - 1388 - نام برد. طبق تحقیقات صورت گرفته، عرض فرسایش یافته سکو در این نوع از موجشکنها تابعی از پارامترها شامل، عمق آب در پاي سازه - d - ، ارتفاع سکو از تراز ایستابی آب - - ، تعداد امواج برخوردي - N - ، پریود امواج - T - ، توزیع دانه بندي - - ، جرم مخصوص سنگ - - ، جرم مخصوص آب - - ، وسکوزیته سیال - υ - ، شتاب ثقل - g - ، شیب سازه - α - ، زاویه برخورد امواج با سازه - ψ - ، ارتفاع مشخصه موج - - و عرض اولیه سکو - B - میباشد.
در میان محققین نام برده شده Hall and Kao - 1991 - به بررسی اثرات سنگهاي گردگوشه در میزان فرسایش سکو پرداخته و رابطه - 5 - را جهت تخمین عرض فرسایش یافته، در سکوي موجشکن پیشنهاد کردند که درآن درصد سنگهاي گردگوشه میباشد و نیز به ترتیب قطري است که 15 و 85 درصد سنگها، قطري کمتر از آن دارند. مقیم و همکاران - - 1388 نیز با مطالعه بر روي موجشکنهاي سکویی سه لایه، تراز قرارگیري سکو، عمق آب و تعداد امواج تابشی به سازه را در میزان فرسایش عرض سکوي موجشکن موثر دیدند. آنها طبق تحقیقاتشان رابطه - 6 - را جهت محاسبه عرض فرسایش یافته سکوي موج شکن پیشنهاد کردند.
Torum - 1998 - با انجام آزمایشهاي مدل فیزیکی بر روي موجشکن سکویی همگن، پارامتر بیبعد را در برابر تحلیل کرد و رابطه - 7 - را، که یک منحنی درجه دو بود براي بیان میزان فرسایش سکو پیشنهاد کرد و در ادامه در سال 1999 رابطه - 8 - را که یک منحنی درجه سه میباشد براي محاسبه میزان عرض فرسایش یافته سکو زمانی که موج عمود بر سازه برخورد میکند مناسبتر تشخیص داد. در آزمایشهاي صورت پذیرفته توسط او پارامتر در تمام آزمایشات مقدار ثابت 1.7را داشت و محدوده اعتبار روابط ذکر شده براي مقادیر میباشد.در ادامه Menze - 2000 - به منظور لحاظ کردن اثرات دانهبندي و عمق آب، آزمایشهاي خود را بر روي مدلی که بر اساس مشخصات موج-شکن Sirevage در سواحل نروژ اجرا شده بود و در شکل - 2 - قابل مشاهده است انجام داد. در ساخت وجه جلویی این موجشکن از سه کلاس سنگی استفاده شده بود و سکوي آن از عرضی برابر با 19.7m برخوردار بود.
