ارزیابی ایمنی سکوهای جک آپ تحت خرابی خستگی

در دهه های اخیر استقبال صنعت فراساحل از سکوهای خودبالابر به دلیل قابلیت های مختلف آن ها ازجمله امکان جابه جایی، امکان تغییر تراز عرشه و قرارگیری در موقعیت های نامتقارن بستر بیشتر شده است. استفاده از این سکوها به عنوان واحدهای تولیدی و به دنبال آن افزایش عمر موردنیاز سازه موجب لزوم بررسی آن ها تحت تحلیل های خستگی شده است. یک تحلیل خستگی می تواند در حوزه زمان یا فرکانسی انجام گیرد؛ اما برای یک تحلیل حوزه زمان باید تاریخچه زمانی حداقل سه ساعته مدنظر قرار گیرد که مستلزم صرف ساعت ها پردازش نرم افزاری است. ازاین رو در ارزیابی های خستگی به کارگیری تحلیل حوزه فرکانسی بسیار بیشتر موردنظر است. عوامل غیرخطی موثر در رفتار سازه شامل رفتار غیرخطی سازه ای پایه ها، رفتار غیرخطی اندرکنش خاک و سازه و رفتار غیرخطی بار وارد بر سکو است. عامل غیرخطی نیروی موج، نیروی پسای اعمال شده بر روی سازه بوده که شامل نیروی پسای توزیع شده در عمق آب و نیروی متغیر سطح آب است که به آن نیروی طغیان گفته می شود. در این مطالعه بحث خستگی خودبالابر و پاسخ سازه با توجه به حضور جریان و نیروی طغیان و اندرکنش میان آن دو به وسیله تقریبات درجه سه و چهار مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از توابع چندجمله ای برای تقریب نیروهای غیرخطی یکی از روش های مناسب در تحلیل حوزه فرکانسی است. در غیاب جریان طیف مجموع نیروی پسای توزیع شده و طغیان برابر مجموع طیف هرکدام از آن ها است؛ اما در حضور جریان به دلیل اندرکنش نیروی پسای توزیع شده و طغیان طیف های مشترک بین این دو نیرو در معادلات وارد می شوند. تحلیل سکو تحت نیروی موج در غیاب و حضور جریان محاسبه شده و روابط طیفی مشترک ناشی از حضور جریان به دست آمده اند. تحلیل فرکانسی و حصول تغییر شکل های مودال با نرم افزار اجزای محدود آباکوس و حصول توابع همبستگی، طیف های نیرو، پاسخ مودال سازه و تحلیل خستگی در موقعیت خلیج فارس و وضعیت های مختلف دریا تحت زبان برنامه نویسی متلب انجام گرفته است. تمامی تحلیل ها برای سه حالت تکیه گاهی گیردار، مفصلی و فنرهای خطی انجام شده اند. نتایج نشان داد که حضور جریان با درنظرگیری طغیان باعث افزایش مقدار طیف پاسخ و کاهش طول عمر سازه می شود. همچنین ملاحظه شد حضور جریان موجب تغییر نامتقارن قله های طیف پاسخ شده و عدم لحاظ اندرکنش نیروهای پسای توزیع شده و طغیان می تواند با توجه به مقدار نسبت فرکانس طبیعی سازه به فرکانس قله طیف موج پاسخ های بسیار متقاوتی را ارائه کند. همچنین نتایج به دست آمده حاکی از تأثیر زیاد شرایط تکیه گاهی سازه و نوع ساده سازی آن روی نحوه پاسخ سازه بود.