Published August 1, 2023
| Version v1
Publication
Shake table testing and computational framework for seismic response of utility-scale bucket foundation offshore wind turbines
- 1. Ain Shams University
- 2. California Department of Transportation
- 3. University of California, San Diego
Description
Shake table testing was conducted to document the seismic response of a bucket foundation offshore wind turbine (OWT) system. Salient response of the system's soil-structure interaction effects is presented and discussed. Among the observed response characteristics, excess pore pressure fluctuation within and around the soil-bucket domain is thoroughly addressed, including the strong tendency for the soil dilation excursions driven by the induced cyclic strains. The experimental data is used to calibrate a numerical model with dynamic soil response simulated by a coupled solid-fluid formulation. The calibrated model is extended to investigate seismic response of a prototype utility-scale OWT, with and without added wind loading effects. Overall, the research outcomes indicate that: i) excess pore pressure fluctuations in the vicinity of the bucket play an important role in dictating the extent of potential permanent base rotation, ii) consideration should be given to wind loading that might further exacerbate this base rotation, and iii) it is of importance to model the turbine tower as a system of discrete masses rather than the simplified proposed for practice equivalent top mass idealization.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم إجراء اختبار طاولة الاهتزاز لتوثيق الاستجابة الزلزالية لنظام توربينات الرياح البحرية (OWT) لأساس الجرافة. يتم عرض ومناقشة الاستجابة البارزة لتأثيرات تفاعل بنية التربة في النظام. من بين خصائص الاستجابة المرصودة، يتم التعامل بدقة مع تقلبات ضغط المسام الزائدة داخل وحول مجال دلو التربة، بما في ذلك الميل القوي لرحلات تمدد التربة المدفوعة بالسلالات الدورية المستحثة. تُستخدم البيانات التجريبية لمعايرة نموذج رقمي مع استجابة التربة الديناميكية التي تحاكيها تركيبة سائلة صلبة مقترنة. يتم توسيع النموذج المعاير للتحقيق في الاستجابة الزلزالية لنموذج أولي على نطاق المنفعة، مع وبدون تأثيرات تحميل رياح إضافية. بشكل عام، تشير نتائج البحث إلى ما يلي: 1) تلعب تقلبات ضغط المسام الزائدة في محيط الدلو دورًا مهمًا في تحديد مدى دوران القاعدة الدائم المحتمل، 2) يجب إيلاء الاعتبار لتحميل الرياح الذي قد يؤدي إلى تفاقم دوران القاعدة هذا، و 3) من المهم نمذجة برج التوربين كنظام من الكتل المنفصلة بدلاً من المبسطة المقترحة لممارسة مثالية الكتلة العليا المكافئة.Translated Description (French)
Des tests sur table à secousses ont été effectués pour documenter la réponse sismique d'un système d'éolienne offshore (Owt) de fondation de godet. La réponse saillante des effets d'interaction sol-structure du système est présentée et discutée. Parmi les caractéristiques de réponse observées, la fluctuation de la pression interstitielle excessive à l'intérieur et autour du domaine sol-batterie est soigneusement abordée, y compris la forte tendance aux excursions de dilatation du sol entraînées par les souches cycliques induites. Les données expérimentales sont utilisées pour étalonner un modèle numérique avec une réponse dynamique du sol simulée par une formulation solide-fluide couplée. Le modèle étalonné est étendu pour étudier la réponse sismique d'un prototype de dette utilitaire, avec et sans effets de charge de vent supplémentaires. Dans l'ensemble, les résultats de la recherche indiquent que : i) les fluctuations excessives de la pression interstitielle au voisinage du godet jouent un rôle important dans la détermination de l'étendue de la rotation potentielle permanente de la base, ii) il convient de tenir compte de la charge éolienne qui pourrait exacerber davantage cette rotation de la base, et iii) il est important de modéliser la tour de turbine comme un système de masses discrètes plutôt que comme l'idéalisation simplifiée proposée pour la pratique de masse supérieure équivalente.Translated Description (Spanish)
Se realizaron pruebas de mesa de agitación para documentar la respuesta sísmica de un sistema de turbina eólica marina (OWT) de cimentación de cubo. Se presenta y discute la respuesta destacada de los efectos de interacción suelo-estructura del sistema. Entre las características de respuesta observadas, se aborda a fondo el exceso de fluctuación de la presión de los poros dentro y alrededor del dominio de la cubeta del suelo, incluida la fuerte tendencia de las excursiones de dilatación del suelo impulsadas por las tensiones cíclicas inducidas. Los datos experimentales se utilizan para calibrar un modelo numérico con respuesta dinámica del suelo simulada por una formulación sólida-fluida acoplada. El modelo calibrado se extiende para investigar la respuesta sísmica de un prototipo de OWT a escala de utilidad, con y sin efectos añadidos de carga de viento. En general, los resultados de la investigación indican que: i) las fluctuaciones excesivas de la presión de los poros en las proximidades del cubo desempeñan un papel importante al dictar el alcance de la posible rotación permanente de la base, ii) se debe considerar la carga de viento que podría exacerbar aún más esta rotación de la base, y iii) es importante modelar la torre de la turbina como un sistema de masas discretas en lugar de la idealización de masa superior equivalente simplificada propuesta para la práctica.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- اختبار طاولة الاهتزاز والإطار الحسابي للاستجابة الزلزالية لأساس الدلو على نطاق المرافق لتوربينات الرياح البحرية
- Translated title (French)
- Test de la table de secousses et cadre de calcul pour la réponse sismique des éoliennes offshore de fondation de godets à l'échelle industrielle
- Translated title (Spanish)
- Prueba de la tabla de sacudidas y marco computacional para la respuesta sísmica de turbinas eólicas marinas de cimentación de cangilones a escala de servicios públicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4366001300
- DOI
- 10.1016/j.soildyn.2023.107939
References
- https://openalex.org/W1529149020
- https://openalex.org/W1839386573
- https://openalex.org/W1974594808
- https://openalex.org/W1984274777
- https://openalex.org/W2005372993
- https://openalex.org/W2058273051
- https://openalex.org/W2085055330
- https://openalex.org/W2114502876
- https://openalex.org/W2115538645
- https://openalex.org/W2121457959
- https://openalex.org/W2235868116
- https://openalex.org/W2475432795
- https://openalex.org/W2539095539
- https://openalex.org/W2586601765
- https://openalex.org/W2592408678
- https://openalex.org/W2738623978
- https://openalex.org/W2754637246
- https://openalex.org/W2782862878
- https://openalex.org/W2790494624
- https://openalex.org/W2792344250
- https://openalex.org/W2800970494
- https://openalex.org/W2802400098
- https://openalex.org/W2897279155
- https://openalex.org/W2920201639
- https://openalex.org/W2999245215
- https://openalex.org/W3036314163
- https://openalex.org/W3045924274
- https://openalex.org/W3094395069
- https://openalex.org/W3114773197
- https://openalex.org/W3134321307
- https://openalex.org/W3137916999
- https://openalex.org/W3162880880
- https://openalex.org/W3167194858
- https://openalex.org/W4210890990
- https://openalex.org/W4214696398
- https://openalex.org/W4220767552
- https://openalex.org/W4281556847
- https://openalex.org/W4281767881
- https://openalex.org/W4281992933
- https://openalex.org/W4285013722
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4309701526