Επίδραση κυματισμών τύπου tsunami σε εύκαμπτους πλωτούς κυματοθραύστες
Creators: name: Διαμαντουλάκη, Σουλτάνα-Ιωάννα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2007
Subjects: Εύκαμπτος πλωτός κυματοθραύστης
Αλλελεπίδραση κατασκευής κυματικού πεδίου
Πάσσαλοι
Απόκριση
Αποτελεσματικότητα
Κύμα τύπου τσουνάμι
Flexible floating breakwater
Fluid structure interaction
Piler
Response
Effectiveness
Tsunami type wave

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία ερευνάται η αλληλεπίδραση εύκαμπτων πλωτών κυματοθραυστών με αρμονικούς κυματισμούς μεγάλης περιόδου, τύπου tsunami. Τα εξεταζόμενα ύψη κύματος ανήκουν στο εύρος των πραγματικών καταγραφών κυμάτων tsunami που έχουν εκδηλωθεί ιστορικά στην Ελλάδα. Ο πλωτός κυματοθραύστης σταθεροποιείται με επαρκή αριθμό πασσάλων, οι οποίοι επιτρέπουν μόνο την κατακόρυφη μετακίνηση του. Το μαθηματικό μοντέλο που χρησιμοποιείται περιλαμβάνει την τρισδιάστατη ανάλυση του εύκαμπτου πλωτού κυματοθραύστη στο πεδίο των συχνοτήτων καθώς και την ανάλυση των πασσάλων λαμβάνοντας υπόψη την εδαφική ενδοσιμότητα. Η θεώρηση της ευκαμψίας της πλωτής κατασκευής κατά τη διεύθυνση του διαμήκη άξονά της υλοποιείται με την εισαγωγή καμπτικών βαθμών ελευθερίας κίνησης. Ο συνολικός αριθμός των βαθμών ελευθερίας κίνησης της εξεταζόμενης κατασκευής είναι ίσος με το άθροισμα των έξι βαθμών του στερεού άκαμπτου σώματος (τρεις μετατοπίσεις και τρεις στροφές) όπως και των θεωρούμενων καμπτικών βαθμών ελευθερίας κίνησης. Το πλήθος των καμπτικών βαθμών ελευθερίας κίνησης που απαιτείται να θεωρηθεί, για την επαρκή απόδοση της απόκρισης της κατασκευής, προσδιορίζεται μέσω επαναληπτικής διαδικασίας. Ακολούθως, εξετάζεται παραμετρικά η επίδραση του αριθμού και της δυσκαμψίας των καμπτικών βαθμών ελευθερίας, όπως και του ύψους και της κατεύθυνσης του κύματος τύπου τσουνάμι, στην παραμόρφωσή που αυτός υφίσταται, στις δυνάμεις που αναπτύσσονται στους πασσάλους καθώς και στην μείωση της διαδιδόμενης κυματικής ενέργειας κατάντη του πλωτού κυματοθραύστη για τρεις χαρακτηριστικές γωνίες πρόσπτωσης των κυμάτων τύπου tsunami. Συμπερασματικά, πλωτοί κυματοθραύστες μικρού σχετικά μεγέθους κρίνονται επαρκείς για την προστασία των ακτών και της υποδομή τους σε περίπτωση γένεσης κυμάτων λόγω σεισμικής δράσης στο ευρύτερο ελλαδικό χώρο μόνο για την γωνία πρόσπτωσης ίση με 45o και για ύψος κύματος μέχρι 0.5m. Επομένως, εάν είναι επιθυμητή η εξασφάλιση επαρκούς αποτελεσματικότητας και για άλλη γωνία πρόσπτωσης ή μεγαλύτερα ύψη κύματος τότε θα πρέπει να οδηγηθούμε σε λύση πλωτών κυματοθραυστών μεγαλύτερου μήκους, η οποία συνεπάγεται σαφώς υψηλότερο τεχνικοοικονομικό κόστος.
description: In this work, the interaction of flexible floating breakwaters with linear monochromatic waves of long period (tsunami-type) is investigated. The examined heights of the tsunami-type waves are in the range of these ones that have been historically recorded in Greece. The floating breakwater is held in place by means of piles that allow only vertical displacements to take place. The numerical analysis includes both the three-dimensional hydrodynamic analysis of the flexible floating breakwater in the frequency domain and the analysis of the piles, where the stiffness of the soil is also taken into consideration. Bending modes are introduced to represent the flexibility of the floating breakwater along its length. The total number of the degrees of freedom of the examined structure are the six conventional body modes (three displacements and three rotations) when it moves as a rigid body, plus the extra bending modes. The minimum number of the bending modes that must be taken into account so that the response of the floating body is sufficiently represented is determined through an iterative procedure. The effect of the number of the bending modes that are introduced, their stiffness as well as the height and the direction of the tsunami-type waves on the deflections of flexible floating breakwaters, the load level imparted on the piles and the reduction of the transmitted energy behind the breakwater is examined for three wave directions. According to the results generated by the present study, pile-restrained floating breakwaters of relatively small length provide satisfactory effectiveness behind them for the case of earthquake tsunamis generated in Greece, for the case of wave direction equal to 45o and wave height up to 0.5m. Thus, if the satisfactory effectiveness must be achieved for different wave direction and different wave height, the solution of floating breakwaters of larger length should be preferred, which results at higher technical and economic cost.