بررسی عملکرد دیوارهای ساحلی با اشکال هندسی مختلف تحت نیروی امواج با استفاده از مدل آزمایشگاهی

به دلیل افزایش چشمگیر ساخت و ساز در مناطق ساحلی، محافظت از این مناطق، موضوعی مهم در مهندسی سازه های دریایی می باشد که در این راستا از دیوارهای ساحلی برای محافظت از زمین های خطوط ساحلی در برابر نیروهای امواج، استفاده می شود. در طراحی دیوارها، امواج دریا در حالت طوفانی در نظر گرفته شده دارای رفتار تصادفی خواهند بود. با توجه به پیچیدگی رفتار موج از مدل های فیزیکی برای بررسی رفتار این سازه ها بهره گرفته می شود که در این راستا تحقیقات قابل توجهی صورت گرفته که از آن جمله می توان به تحقیقات برجسته گودا و نیلامانی اشاره نمود. در این تحقیق نیز رفتار دیوارهای ساحلی تحت نیروی امواج تصادفی بررسی آزمایشگاهی شد. به همین منظور رفتار دیوارها با شکل های هندسی قائم، شیب دار و شیب دو گانه مورد مقایسه قرار گرفتند. با توجه به هزینه زیاد و زمان بر بودن انجام آزمایش ها، ابتدا بررسی مدل عددی صورت گرفته است. مدل عددی دیوارها در نرم افزار sacs شبیه سازی گردید. موج تصادفی تابانده شده در مدل، بر مبنای موج تولیدی توسط پدل موج ساز و ابعاد دیوار بر اساس شرایط فلوم موج ساز که به منظور تحقیق حاضر طراحی و ساخته شده بود در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از مدل عددی، بهترین زاویه قرارگیری دیوار شیب دار به منظور دستیابی به حداقل لنگر پای دیوار، 15 درجه در راستای موج و بهترین نقطه شروع شیب در دیوار با شیب دو گانه، نصف ارتفاع موج موثر پایین تر از سطح آب می باشد و به ازای زاویه 35 درجه بر روی شیب در دیوار با شیب دو گانه، لنگر خمشی حداقل می گردد و افزایش زاویه بیش از این مقدار تاثیر چندانی در کاهش لنگر نخواهد داشت. امواج تصادفی در فلوم تحت طیف jonswap ایجاد شده و امواج توسط سنسورهای ثبت تراز سطح آب برداشت گردیدند. به منظور رفتارسنجی دیوار، کرنش سنج و فشارسنج ها بر روی دیوار نصب و همزمان با برداشت تراز سطح آب، کرنش و فشار اندازه گیری شدند. دیوارهای شیب دار تحت زوایای 20، 30 و 40 درجه و دیوارهای با شیب دوگانه نیز با همین شیب ها و نقطه شروع 5 سانتی متر زیر سطح ساکن آب ساخته شد. با توجه به متفاوت بودن فرکانس های نمونه برداری از سطح آب، کرنش و فشار، یکسان سازی داده ها با استفاده از روش های میانگین گیری و ماکزیمم گیری انجام پذیرفت و با جابجایی تاریخچه های زمانی بهترین انطباق بدست آمد. تحلیل موج به موج به روش تقاطع صفر بالا به منظور بررسی رفتار موج بر مبنای ارتفاع موج و همچنین برای دستیابی به خواص آماری موج، کرنش و فشار انجام پذیرفت. بر اساس نتایج، دیوار با شیب 20 درجه در بین دیوارهای شیب دار و 30 درجه در بین دیوارهای با شیب دوگانه عملکرد بهتری داشته و در مجموع دیوار با شیب دوگانه نسبت به شیب دار وقائم رفتار بهتری را دارد. مدل سازی شبکه های عصبی به روش پیش خور با الگوریتم انتشار برگشتی بین تاریخچه های زمانی تراز سطح آب، کرنش و فشار صورت گرفت و ضرایب تعیین بالا حاکی از عملکرد خوب شبکه در مراحل آموزش و صحت سنجی را داشت. بررسی خود همبستگی تاریخچه های زمانی، ثابت کرد که داده ها از نوع مارکوفین درجه اول می باشند و در نظر گرفتن این موضوع، مقدار ضرایب تعیین در مدل شبکه عصبی را بیشتر کرد.