السلوك الزلزالي للأساسات القيسونية لتوربينات الرياح البحرية مع تطبيق قوى الأمواج والتيارات البحرية... دراسة علمية في جامعة دمشق

 يزداد الطلب عالمياً على الطاقة البديلة للتخفيف من انبعاثات الغازات الدفيئة المسببة للاحتباس الحراري الناتجة عن الطاقة التقليدية، وتعد طاقة الرياح البحرية أحد أشكال هذه الطاقة البديلة، وخلال العقود الأخيرة أظهرت التحقيقات الميدانية الزلزالية أن العديد من الهياكل البحرية تضررت أو دُمّرت بسبب التميّع، وهو ما يبرز الحاجة للحصول على قيم ضغط الماء المسامي الزائد في التربة الذي يعتبر أحد مؤشرات حدوث التميع، وخاصة في حالة التّأسيس على تربة رملية مفكّكة، بالإضافة إلى أنه عادةَ ما يتم إهمال أحمال الأمواج والتيارات البحرية في دراسة أساسات عنفات الرياح البحرية.

وفي هذا السياق أجري بحث علمي في المعهد العالي للدراسات والبحوث الزلزالية بجامعة دمشق بعنوان "السلوك الزلزالي للأساسات القيسونية لتوربينات الرياح البحرية مع تطبيق قوى الأمواج والتيارات البحرية" تناول البحث سلوك التربة الرملية من قاع البحر الأبيض المتوسط والقابلة للتميع بوجود أساس القيسون الحامل للعنفة الريحية البحرية بحالة تطبيق تراكيب من أحمال الأمواج والتيارات البحرية والرياح والزلزال وذلك باستخدام طريقة جديدة نسيباً في النمذجة العددية على برنامج تحليل العناصر المنتهية ABAQUS، حيث تم استخراج مواصفات هذه التربة من خلال إجراء مجموعة من التجارب المخبرية.

وقد سلط هذا البحث الضوء على أهمية أخذ أحمال الأمواج والتيارات البحرية بعين الاعتبار عند تحليل هذه الهياكل، حيث بالرغم من تأثيرها الصغير على زيادات قيم ضغط الماء المسامي بالمقارنة بحالة تطبيق أحمال الزلازل والرياح فقط، إلا أنه في بعض الحالات يمكن أن تؤدي هذه الزيادات الطفيفة في ضغط الماء المسامي إلى حدوث تميّع لم يكن ليحدث في حالة تطبيق أحمال الرياح والزلازل لوحدها، بالإضافة إلى تأثيرها الكبير والهام على قيم واتجاهات الانتقالات المتكلة في الأساس.

وجرى  خلال البحث استخدام طريقة (Coupled acoustic-structural medium  (analysis) لأول مرة في نمذجة التفاعل المشترك بين التربة والماء، وذلك بعد معايرة هذه الطريقة مع نتائج تجريبية ونتائج عددية على برنامج FLAC3D لدراسة سابقة، بالإضافة إلى إجراء نمذجة عددية لأساسات عنفات الرياح البحرية من نوع القيسون ضمن برنامج Abaqus  باستخدام طريقة (Coupled acoustic-structural medium analysis)، من خلال إدخال مواصفات تربة رملية مأخوذة من منطقة رأس البسيط بعد إجراء تجارب مخبرية عليها، وقد تضمن التحليل العددي دراسة سيناريوهين: الأول تطبيق أحمال الرياح والزلازل، والثاني تطبيق أحمال الرياح والزلازل والأمواج والتيارات البحرية.

وبيّنت نتائج النمذجة العددية نجاح النموذج المقترح باستخدام طريقة (Coupled acoustic- (structural medium analysis) في نمذجة التربة الرملية والماء للحالة المدروسة ضمن برنامج Abaqus، حيث تم من خلالها الحصول على قيم ضغط الماء المسامي تحت الحمل الديناميكي دون الحاجة إلى استخدام الطرق التقليدية، كما أظهرت قيم ضغط الماء المسامي الزائد حدوث التميّع في التربة بسبب الزلزال والرياح مع ملاحظة أن قيم ضغط الماء المسامي الزائد في التربة الواقعة داخل أساس القيسون أصغر من القيم في التربة الواقعة خارجه.

وخلصت نتائج البحث إلى أن إضافة قوى الأمواج والتيارات البحرية ذات تأثير محدود على تغيرات ضغط الماء المسامي مقارنة بالتغيرات الناتجة عن تركيب الأحمال الزلزالية والريحية لوحدها بينما يكون تأثيرها واضحاً على الانتقالات الحاصلة في الأساس.