Marine Engineering

fa تحلیل لرزه‌ای موج شکن های کیسونی (موج شکن های مرکب) در اثر زلزله های میدان دور و میدان نزدیک Seismic analysis of caisson breakwaters (compound breakwaters) due to far-field and near-field earthquakes سازه های ساحلی Marine Structures and near shore مقاله پژوهشي Research Paper موج‌شکن‌های کیسونی مرکب از سازه‌های حیاتی بنادر هستند که به‌دلیل اندرکنش خاک،سازه،آب و رفتار غیرخطی مصالح، حساسیت لرزه‌ای بالایی دارند. هدف این پژوهش ارزیابی مقایسه‌ای رفتار این سازه‌ها تحت زلزله‌های حوزه نزدیک و دور با تأکید بر ارتفاع کیسون، ضخامت و سختی خاک زیرین و مکانیزم گسل است. تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه‌زمانی با استفاده از نرم‌افزار PLAXIS 2D و مدل Hardening Soil  انجام شد. سه زلزله شاخص در دو فاصله نزدیک و دور از گسل اعمال گردید. نتایج نشان می‌دهد زلزله‌های حوزه نزدیک به‌دلیل وجود پالس‌های سرعت و همپوشانی فرکانسی با فرکانس طبیعی سیستم (به‌ویژه در خاک سفت)، جابجایی افقی باقی‌مانده را تا چندین برابر زلزله‌های حوزه دور افزایش می‌دهند. کاهش ارتفاع کیسون از ۲۰ به ۱۰ متر در خاک نرم، جابجایی نهایی را تا ۶۳ درصد (از 0.2 متر به 0.1 متر) کاهش می‌دهد. در خاک سفت، پدیده رزونانس در محدوده ۱۶–۲۵ هرتز باعث تشدید پایدار نوسانات و افزایش شدید شتاب تاج می‌شود. بر اساس معیارهای بین‌المللیPIANC، کیسون‌های کوتاه در محدوده عملکرد قابل‌سرویس با جابجایی ناچیز قرار می‌گیرند، در حالی که کیسون‌های بلند در خاک نرم به مرز فروریزش نزدیک می‌شوند. در حوزه دور، زلزله بم با محتوای فرکانسی پایین تهدیدی قابل‌مقایسه با زلزله‌های نزدیک ایجاد می‌کند. این مطالعه به‌صورت یک بررسی پارامتری عددی نظام‌مند، اثر همزمان چند پارامتر کلیدی را کمی‌سازی کرده و کاهش ارتفاع کیسون و بهسازی ژئوتکنیکی خاک را به‌عنوان مؤثرترین راهکارهای بهبود عملکرد لرزه‌ای در دامنه پارامترهای بررسی‌شده پیشنهاد می‌کند. Caisson breakwaters are critical port structures with high seismic sensitivity arising from soil–structure–water interaction and nonlinear material behaviour. This study presents a comparative evaluation of their response under near-field and far-field earthquake excitations, with emphasis on caisson height, underlying soil thickness and stiffness, and fault mechanism. Nonlinear dynamic time-history analyses were performed in PLAXIS 2D using the Hardening Soil constitutive model. Three representative earthquake records were applied at both near- and far-field distances. The results demonstrate that near-field motions increase residual horizontal displacement by several times relative to far-field records, primarily because of velocity pulses and frequency content overlap with the system natural frequency (particularly on stiff soil). Reducing caisson height from 20 m to 10 m on soft soil decreases final residual displacement by up to 63 % (from 0.2 m to 0.1 m). On stiff soil, resonance in the 16–25 Hz band produces sustained amplification of crest acceleration. According to PIANC performance criteria, short caissons remain within the serviceable range, whereas tall caissons on soft soil approach the near-collapse limit. Even in the far field, the Bam earthquake poses a comparable threat due to its rich low-frequency content. Reducing caisson height and improving the foundation soil are identified as the most effective measures for enhancing seismic performance.This work provides a systematic numerical parametric study that quantifies the combined influence of key geometric and geotechnical parameters and identifies reduction of caisson height and foundation improvement as the most effective measures within the investigated parameter space.   موج‌شکن کیسونی مرکب,زلزله حوزه نزدیک,زلزله حوزه دور,تحلیل دینامیکی غیرخطی تاریخچه‌زمانی,رزونانس,طراحی مبتنی بر عملکرد Composite Caisson Breakwater,Near-field Earthquake Far-field,Earthquake Nonlinear Dynamic,Analysis Time History Resonance,Performance-Based Design 50 58 http://marine-eng.ir/browse.php?a_code=A-10-2011-2&slc_lang=fa&sid=1 babak khammari sani بابک خمری ثانی Babak.khamar@gmail.com 10031947532846006460 10031947532846006460 Yes noPhD student in Civil Engineering, Coastal and Ports Marine Structures, Islamic Azad University, Tehran Science and Research Branch دانشجوی دکتر رشته مهندسی عمران گرایش سواحل و بنادر سازه های دریایی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران Amin Bahman pour امین بهمن پور aminbahmanpour@srbiau.ac.ir 10031947532846006461 10031947532846006461 No Faculty member, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch عضو هیئت علمی گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات Mohammad Asadian Ghahfarrokhi محمد اسدیان قهفرخی asadian@srbiau.ac.ir 10031947532846006462 10031947532846006462 No Faculty member, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University, Science and Research Branch عضو هیئت علمی گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات Farhood Azarsina فرهود آذرسینا f.azarsina@srbiau.ac.ir 10031947532846006463 10031947532846006463 No Faculty member, Islamic Azad University, Tehran Science and Research Branch عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران