بررسي رفتار سازه‌هاي فلزي توربين بادي زير بار باد و زلزله

كارشناسي ارشد

چكيده با افزايش گرايش كشورهاي جهان به به¬كارگيري انرژي¬هاي پاك، انرژي باد و توربين¬هاي بادي از اهميت بالايي برخوردار شده¬اند. با پيشرفت فنّاوري و صنعت، نياز روزافزون به ساخت توربين¬هاي با توان بالاتر به چشم مي¬خورد. اين توربين¬ها نسبت به نمونه¬هاي پيشين خود، داراي بلنداي بيشتر و جرم سنگين¬تري هستند. بلندا و لاغري زياد سازه توربين بادي، اين سازه را زير بارگذاري ديناميكي آسيب¬پذير مي¬سازد. بارهاي ديناميكي واردشده به توربين¬هاي بادي، بار باد، بار باد بهره¬برداري (چرخش پره¬ها) و بار لرزه¬اي ناشي از زمين¬لرزه است. بيش¬تر بررسي¬هاي انجام شده در اين زمينه در گستره¬هاي بدون لرزه¬‌خيزي است، ولي ارزيابي لرزه¬اي سازه توربين بادي در گستره¬هاي زلزله‌خيز هم¬چون كشور ايران بايسته است. در اين پژوهش توربين¬هاي بادي با توان گوناگون، زير بارگذاري لرزه¬اي بررسي شده¬اند. توان اين توربين¬ها، 75/0، 1، 5/1، 2، 5/2، 3، 5/3، 5/4، 5، 6، 7 و 10 مگاوات مي¬باشد. براي بارگذاري لرزه¬اي، شتاب¬نگاشت زلزله-هاي شناخته شده در جهان به¬كار گرفته شدند. اين زلزله¬ها با توجه به دوري ايستگاه لرزه¬نگاري تا مركز سطحي زمين¬لرزه به سه دسته: گستره¬ي نزديك ( دوري تا 20 كيلومتر)، گستره¬ي ميانه ( دوري از 20 تا 50 كيلومتر) و گستره¬ي دور (دوري بيش از 50 كيلومتر) گروه¬بندي شد¬ه¬اند. هم¬چنين اين شتاب¬نگاشت¬ها با توجه به گونه¬ي خاك ايستگاه لرزه¬نگاري به 5 گروه دسته¬بندي شده¬اند. اين دسته¬بندي خاك¬ها بر پايه¬ي سرعت موج برشي در خاك انجام شده است. در پژوهش¬هاي پيشين، 2 مؤلفه شتاب سطحي زلزله (مؤلفه¬ي شمال-جنوب و مؤلفه¬ي شرق-غرب) به‌كار رفته است، ولي در اين پژوهش براي دست يافتن به پاسخ¬هاي درست¬تر و موشكافانه¬تر سازه، از 3 مؤلفه¬ي اصلي شتاب زلزله (مؤلفه¬ي شمال-جنوب، مؤلفه¬ي شرق-غرب و مؤلفه¬ي قائم) بهره گرفته ‌شده است. هم¬چنين، اثر هم¬زمان نيروي زلزله و باد بهره¬برداري با به¬كارگيري تحليل ديناميكي تاريخچه زماني انجام شده است. يافته¬هاي اين پژوهش دربرگيرنده¬ي هم-سنجي نيروهاي برشي، محوري، لنگر خمشي و لنگر پيچشي در پاي سازه¬ي توربين بادي است. در پايه¬ي سازه¬ي توربين بادي، بيشينه نيروي برشي و لنگر خمشي بر روي خاك¬هاي سست و بيشينه نيروي محوري بر روي خاك¬هاي سخت پديد آمد. زلزله¬هاي گستره¬ي نزديك به دليل ميرايي كم¬تر انرژي آن¬ها، اثر بيش¬تري روي سازه¬ي توربين بادي دارند. در سازه¬ي توربين بادي با توان بالا، نيروهاي پديد آمده زير بيشينه باد طراحي و هم¬زمان وارد شدن باد بهره¬برداري و زلزله به يكديگر نزديك است و بهتر است براي طراحي سازه¬ي توربين بادي هر دو بارگذاري در نظر گرفته شود. واژه‌هاي كليدي: طراحي سازه¬ي توربين بادي، تحليل ديناميكي تاريخچه زماني، اثر هم¬زمان نيروي زلزله و باد، گستره¬هاي نزديك-ميانه و دور.

188708

دانشگاه علم و صنعت ايران

سازه

دكتر سعيدرضا مساح