نشریه علمی سازه و فولاد

نشریه علمی سازه و فولاد

مطالعه عددی پاسخ مخازن زمینی فولادی با حرکت گهواره‌ای آزاد تحت اثر تحریک افقی زلزله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، سازه، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
2 استاد، سازه، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
چکیده
مخازن زمینی فولادی یکی از اجزای مهم مجتمع‌های صنعتی است که حفظ عملکرد آن‌ها حین و بعد از وقوع بحران‌هایی مانند زلزله اهمیت فراوانی دارد. در سال‌های اخیر به کارگیری فن‌آوری‌های کم خسارت، که توسعه خسارت غیرخطی در اعضای سازه‌ای، و نیز زمان و هزینه تعمیر را کاهش داده و رفتار لرزه‌ای را بهبود می‌بخشد، مورد توجه محققین قرار گرفته است. سازوکار گهواره‌ای از جمله این فن‌آوری‌ها است که به عنوان یک روش کاهنده تقاضا، گزینه مناسبی برای بهبود عملکرد لرزه‌ای مخازن به نظر می‌رسد. در این مقاله یک مخزن زمینی فولادی استوانه‌ای با نسبت‌ ابعادی باریک (نسبت D/H کمتر از 75/0) مورد مطالعه قرار گرفته و پاسخ لرزه‌ای آن در دو حالت الف) مهار شده یعنی با اتصال گیردار به پی و ب) مهار نشده یعنی با آزادی حرکت گهواره‌ای از روی پی، تعیین و با هم مقایسه شده است. مدلسازی اندرکنش سیال-سازه با استفاده از مدل‌ جرم متمرکز انجام و از نرم‌افزار OpenSees برای تدوین مدل‌ عددی کمک گرفته شده است. همچنین کف مخازن صلب و در مقابل لغزش مقید فرض شده است. مخازن موردنظر تحت تحریک افقی زلزله در پایه قرار گرفته و پاسخ سیستم اندرکنش سیال-سازه، تغییرمکان بام، نیروی برشی پایه و لنگر واژگونی محاسبه شده است. نتایج بیانگر کاهش 9 تا 26 درصدی پاسخ‌های نیرویی و افزایش پاسخ‌های تغییرمکانی بام و جرم صلب سیال در مخزن مهار نشده نسبت به مخزن مهار شده است. همچنین افزایش مقدار تغییرمکان جرم نوسانی سیال در مخزن با آزادی حرکت گهواره‌ای نسبت به مخزن مهار شده ناچیز است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Study on the Response of Steel Ground Tanks with Free Rocking Motion under Horizontal Earthquake Excitation

چکیده English

One of the main components of industrial complexes is steel ground tanks which their performance during and after an earthquake event is of great importance. In recent years, innovative low-damage technologies have been proposed by researchers to mitigate nonlinear damage in structural elements and also to decrease time and cost of repairs needed for post-earthquake serviceability of structures. One of these technologies is rocking mechanism which, as a method for limiting seismic demands, could be employed for seismic behavior improvement of tanks. In this paper, a cylindrical steel ground tank with low aspect ratio (D/H less than 0.75), was analyzed under horizontal earthquake excitation. The seismic response of tank in two different configurations; a) anchored or fixed to the base and b) unanchored with free rocking motion over base were calculated and compared. Fluid-structure interaction was considered by using lumped mass analogy and the OpenSees software was employed for modeling and analysis. Furthermore, the bottom plate of tanks was considered rigid and restrained against sliding. The calculated responses include response of fluid-structure interaction system, roof displacement, base shear force and overturning moment. The results demonstrated that a) base shear forces and overturning moments in unanchored tank is reduced by 9% to 26%, b) displacement response of tank roof and fluid impulsive mass is increased in unanchored tank, and c) the increase in displacement response of fluid convective mass in unanchored tank is less than 3% of that in anchored tank.

کلیدواژه‌ها English

Steel ground tank
Low-damage technologies
Rocking motion
Seismic response
Fluid-structure interaction

  • تاریخ دریافت 09 مرداد 1403
  • تاریخ اولین انتشار 09 مرداد 1403
  • تاریخ انتشار 01 آذر 1395