تحلیل و طراحی سازه های دریایی SACS

معرفی نرم افزار (SACS (Structural Analysis Computer System
یک برنامه با تحلیل اجزای محدود است که کاربرد آن در مهندسی عمران به خصوص در تحلیل سازه ­های ساحلی و فراساحلی می باشد. این برنامه از چند تحلیل اجزای سازه­ ای مختلف سازگار باهم تشکیل شده است که ارتباط این تحلیل­ ها با یکدیگر نیاز به مجهولات مختلف در تحلیل کلی سازه را برطرف می­ کند. به عبارت دیگر خروجی یک تحلیل، ورودی مورد نیاز دیگری می باشد. تمامی این قسمت­ها شامل استانداردهای مهندسی مختلف به صورت از پیش تعیین شده می­ باشد. برای سهولت کار با این نرم افزار توسط کاربر، این امکان مهیا شده است که ورودی داده­ ها به طور انتخابی با سیستم استاندارد واحدها (SI) یا سیستم انگلیسی باشد.
مدل سازی: در این قسمت عملیات­ های زیر قابل اجرا می­ باشند.

ورودی داده ­ها شامل شکل هندسی مقاطع، مشخصات مصالح، بارهای وارد بر سازه و استانداردهای کنترل کننده نتایج تحلیل سازه در محیط سه بعدی مدل می­ شوند.
هم چنین مدل کردن اجزایی مانند تیر، صفحه و المان­های پوسته­ای انجام می­گیرد.
در این قسمت نرم افزار این قابلیت را دارد که مقدار خروج از محوری (off set) ابتدا و انتهای المان­ها در محل­ های اتصال را به طور خودکار در مدل سازی در نظر بگیرد.
به منظور سهولت در جمع آوری ورودی­ ها برای کاربر، نرم افزار به طور هوشمند متغیرها و داده­ های ورودی را با هم منطبق و مرتبط می­ سازد.
در این بخش مشخصات مقاطع بر اساس استانداردهای آمریکا AISC، انگلستان UK، اروپا، آلمان و هم چنین ژاپن به صورت پیش فرض در نرم افزار موجود بوده و کاربر می­ تواند جهت انجام مدل کردن سازه از این استانداردهای موجود نیز استفاده کند.
در این قسمت جهت مدل کردن سازه برای تحلیل تنش­ های ایجاد شده در المان ­ها به روش اجزای محدود از برنامه ی FEMGV در نرم افزار استفاده می­ شود.
حمل و نصب سکو: شامل قابلیت­ های زیر می باشد؛

تحلیل سه بعدی عملیات به آب اندازی سکو به روش سری زمانی.
تحلیل عملیات شناور سازی و قرارگیری سکو در محل مورد نظر با در نظر گرفتن پارامترهای وزنی، غوطه وری، میزان کشش در کابل­ ها و ظرفیت مخازن طراحی شده جهت شناوری می ­باشد.
تعین میزان بارهای وارد بر سازه در حین عملیات به آب اندازی، حمل و نصب سکو.
تعین و تحلیل بارهای محیطی وارد بر سازه:

محاسبه و تعین نیروهای حاصل از موج، جریان، باد، شناوری و ثقلی.
استفاده و کاربرد استاندارد API (ویرایش نهایی یا قبلی ها) در مورد بارهای محیطی.
پنج تئوری مهم و اصلی موج (مانند تئوری­های ایری و استوکس مرتبه پنج) در نرم افزار در نظر گرفته شده است که کاربر با توجه به شرایط محیطی سازه جهت استفاده گزینه مناسب را انتخاب می کند.
امکان محاسبه و تعین انکسار موج با استفاده از برنامه های WAMIT و MORA در این بخش از نرم افزار وجود دارد.
آنالیز استاتیکی:

تحلیل سازه ­ای المان­ها از جمله تیر، صفحه، پوسته، المان­های صلب و اجزای غیر خطی سازه، همچنین حلقه­ های تقویتی و مقاطع قوطی.
تحلیل بارهای فشاری وارد بر صفحات و پوسته ­ها.
تحلیل تکیه گاه­ های الاستیک فنری و سایر المان­های بکار گرفته شده در سازه.
تعین میزان تغیر مکان­ ها در تکیه گاه ­ها.
تحلیل بارهای حرارتی.
آنالیز پی و فونداسیون:

اندرکنش غیر خطی شمع-خاک و کنترل استاندارد ها برای مقاطع مدور و غیر مدور شمع­ ها.
تولید داده­ های مربوط به میزان چسبندگی خاک و اصطکاک جداره­ ی شمع با توجه به منحنی­ های P-Y و T-Z و استاندارد API .
برقراری معادله خطی برای المان شمع و یا تشکیل ماتریس خطی.
تحلیل خستگی برای شمع.
آنالیز غیر خطی پلاستیک:

آنالیز غیر خطی پلاستیک برای حالت خرابی سازه و هم چنین شرایط تغیر مکان­های بزرگ.
شامل کرنش­ های حاصل از تغیر شکل­های نسبی (به عنوان مثال تحلیل سازه ناشی از بار ضربات شناور) و انعطاف پذیری مفاصل.
تحلیل ریسک سازه و تعین مقاومت نهایی آن.
تحلیل دینامیکی:

نمایش گرافیکی شکل مدهای تشکیل شده سازه.
تحلیل طیفی یا سری زمانی زلزله.
تحلیل احتمالی و یا قطعی پاسخ موج.
استفاده از روش معادل استاتیکی و یا دینامیکی.
تحلیل بارهای لرزه­ای ناشی از برخورد یخ، تجهیزات و ضربه.
تحلیل طیفی باد غالب و خستگی ناشی از نیروی باد و همچنین نیروی موج.
کنترل طراحی سازه با توجه به استانداردهای مربوطه:
کنترل طراحی المان­ های سازه با در نظر گرفتن نتایج آنالیزها و استانداردهای مورد نظر.
نرم افزار تمامی استانداردهای منتشر شده از سال ۱۹۷۷ تا کنون را پشتیبانی می­ کند. از جمله به استاندارد­های API (ویرایش بیستم)، AISC، LRFD، NPD، DNV و هم چنین استاندارد دانمارک (Danish) می توان اشاره کرد.
در این بخش نمودارهای تغیر شکل سازه، چگونگی تنش­های ایجاد شده در المان ­های صفحه ای و منحنی­های برش و ممان خمشی ترسیم می­ شود.
همچنین برش پانچ در مقاطع لوله ای و مقاومت اعضا و همچنین هم پوشانی اتصالات کنترل می­ شود.
امکان انجام آنالیز خستگی به صورت طیفی و محاسباتی و کنترل نتایج آنالیز در طراحی سازه با توجه به استانداردهای مربوطه در این بخش می­ باشد.
امکان محاسبه­ و پیش بینی ایجاد ترک­ های احتمالی در المان­های سازه مهیا می­ باشد.
ارائه نتایج آنالیزها برای مدل­ های داده شده (با المان­های پوسته­ ای، صفحه­ ای و یا المان­ های محدود صلب مدل شده) به صورت سه بعدی.
هم خوانی نتایج ارائه شده جهت نمایش آنها با برنامه FEMGV.
.
.
اهداف دوره : آشنایی با نرم افزار SACS، توانایی مدلسازی سازه و تحلیل های سازه ای مهم و پرکاربرد
.
سرفصل ها:
1) کلیات: انواع سکوهای دریایی ، سکوهای ثابت و اجزای آنها ، تحلیل های لازم در طراحی سکو، مرور بر زیر برنامه های SACS و آشنایی با ماژولهای مختلف
2) مدلسازی هندسی سازه و هیدرودینامیکی: مدلسازی زیرسازه (جاکت)و روسازه (عرشه)، مدلسازی شمع و خاک، نکات مهم و کلیدی در مدلسازی هندسی و هیدرودینامیکی
3) تحلیل برجا (In-place Analysis): ترکیبات بارگذاری، تحلیل سازه تحت اثر بارهای محیطی، ملاحظات طراحی و الزامات آیین نامه ای، نحوه استخراج تایج و تفسیر آنها
4) تحلیل مودال (Modal Analysis) : اصول مدلسازی جهت تحلیل مودال، تحلیل مودال، استخراج و تفسیر نتایج
5) تحلیل لرزه ای (Seismic Analysis) : اصول مدلسازی تحلیل لرزه ای، مراحل تحلیل لرزه ای، استخراج و بررسی نتایج
6) مروری بر تحلیل خستگی (Fatigue Analysis) : مروری بر مفاهیم تحلیل خستگی و الزامات آیین نامه ای، مروری بر پارامترها مورد نیاز و زیر برنامه های مورد استفاده در تحلیل خستگی، مروری بر تحلیل خستگی به روش طیفی با SACS
7) آشنایی با برخی تحلیل های پیش از خدمت (Pre-service Analysis) : مروری بر آنالیز های Load-out، Transport، Lift