Skip to main content
SUPERVISOR
Shamsedin Hashemi,Farhad Behnamfar
شمس الدین هاشمی (استاد مشاور) فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Roohallah Moradi
روح اله مرادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389

TITLE

A Comprehensive Mechanical Model for Evaluation of Seismic Behavior of Flexible Cylindrical Concrete tanks
In this research, a mechanical model is developed for evaluating the seismic response of flexible concrete cylindrical tanks under horizontal ground motion. For obtaining the parameters of the liquid-shell interaction of this model, a semi-analytical approach is employed using the Rayleigh–Ritz method. In the developed analytical approach, the vibration modes of a deformable open top-clamped bottom shell are considered. The shell is assumed to be thin and the first-approximation theory is applied. Based on the analytical approach, a simple yet sufficiently accurate mechanical model, in which effects of the liquid and the tank wall considered separately, is proposed for tanks completely or partially filled with liquid. Parameters of this model are illustrated in charts easy to use for design purposes. In this model, only the first circumferential and vertical modes are considered. Also, the time history of sloshing wave height and its maximum are obtained. Finally, the base shear and the overturning moment, calculated by the analytical method and proposed mechanical model, are compared with those suggested by ACI 350.3-06. The results demonstrate that the proposed mechanical model is very successful in predicting the base shear and overturning moment, but ACI 350.3-06 overestimates or underestimates the responses case by case. Therefore, this model can be utilized with confidence for estimation of the design seismic loads of concrete cylindrical tanks
مخازن ذخیر? مایعات از جمله سازه های حیاتی و پر اهمیت در جوامع امروزی می­باشند. آن­ها همچنین نقش مهمی در امور امداد رسانی پس از زلزله ایفا می­کنند. آسیب دیدگی مخازن پس از وقوع زلزله علاوه بر زیان اقتصادی ممکن است قطع آب، آتش سوزی های کنترل نشده، نشت مواد شیمیایی آلوده کننده و سمی را به همراه داشته باشد. به خاطر طراحی نامناسب این مخازن، زیان های قابل توجهی در زلزله های گذشته رخ داده است. بنا بر این، با توجه به اهمیت قابل توجه این مخازن اطمینان از عملکرد رضایت بخش آنها طی زمین لرزه های قوی ضروری است. مخازن بتنی دارای ابعاد متفاوتی از نظر ضخامت و وزن دیواره، نسبت به مخازن فولادی می باشند. بنابراین انتظار می­رود این مخازن از نظر فرکانس طبیعی و صلبیت مشابه مخازن فولادی عمل نکرده و با توجه به انعطاف­پذیری کمتر نسبت به مخازن فولادی رفتار ویژه­ای داشته باشند. در قسمت اول این رساله، یک روش تحلیلی برای برآورد پاسخ لرزه­ای مخازن استوانه­ای بتنی تحت تحریک افقی زلزله با در نظر گرفتن انعطاف­پذیری دیواره مخرن که تا سطح خاصی از مایع پر شده­اند، ارائه می­شود. با حل معادله لاپلاس حاکم بر رفتار سیال درون مخزن، دو مولفه ضربه­ای ونوسانی به­دست می­آید. حل مساله سیستم مایع-پوسته برای به­دست آوردن فشار ضربه­ای به­روش المان محدود و ریلی-ریتز انجام می­گیرد. در تحلیل ارتعاشی پوسته در حرکت افقی زلزله اثر مدهای محیطی نوع Cos n? و پوسته مخزن به­صورت نازک در نظر گرفته شده است. با استفاده از مولفه نوسانی جریان، می­توان فشار نوسانی و حداکثر ارتفاع موج نوسانی را به­دست آورد. نتایج این تحلیل با سایر تحقیقات موجود مقایسه گردید و صحت روابط تحلیلی پیشنهادی به اثبات رسید. سپس با استفاده از روابط تحلیلی پیشنهادی، یک مدل مکانیکی با در نظر گرفتن انعطاف­پذیری جداره مخزن برای مخازن استوانه­ای بتنی تحت تحریک افقی زلزله ارائه شد و نتایج این مدل مکانیکی و دقت جواب حاصل از آن با نتایج تحلیلی پیشنهادی و آیین­نامه ACI 350.3-06 مقایسه شد که موید عملکرد صحیح و دقت قابل قبول این مدل مکانیکی پیشنهادی می­باشد. در انتها این نتیجه حاصل می­شود که جوابهای آیین­نامه ACI 350.3-06 با روش تحلیلی پیشنهادی، تفاوت زیادی دارد که علت آن در نظر نگرفتن صحیح انعطاف­پذیری جداره توسط این آیین­نامه می­باشد. در ضمن در مدل مکانیکی پیشنهادی اثر میزان پرشدگی و همچنین اثر جرم دیواره در نظر گرفته شده است. همچنین نشان داده می­شود که آیین­نامه ACI 350.3-06 اثر جرم دیواره را به­خوبی در نظر نمی­گیرد. در قسمت دوم این رساله، رفتار لرزه­ای مخازن استوانه­ای بتنی تحت تحریک قائم زلزله با توجه به تحقیقات اندک موجود در این زمینه، مورد ارزیابی قرار می­گیرد. در ابتدا معادله لاپلاس حاکم بر رفتار مایع درون مخزن حل شده و مولفه ضربه­ای حاصل از این ارتعاش به­دست می­آید. با استفاده از این مولفه می­توان فشار ضربه­ای ناشی از ارتعاش قائم را با کمک حل سیستم مایع-پوسته به­روش ریلی-ریتز به­دست آورد. نتایج حاصل از این روابط با سایر تحقیقات موجود مقایسه شده و صحت این روش تحلیلی به اثبات می­رسد. سپس با کمک این روش تحلیلی یک مدل مکانیکی با توجه به متقارن محوری بودن مساله، ارائه می­گردد که در این مدل اثر میزان پر شدگی لحاظ شده است. سپس، نتایج حاصل از مدل مکانیکی پیشنهادی و دقت جواب آن با نتایج تحلیلی پیشنهادی و آیین­نامه ACI 350.3-06 مقایسه می­شود که موید عملکرد صحیح و دقت قابل قبول این مدل مکانیکی پیشنهادی نسبت به آیین­نامه مذکور می­باشد. در انتها یک تابع تخمینی فشار ضربه­ای با توجه به مدل مکانیکی پیشنهادی، برای تحریک قائم زلزله ارائه می­شود که این تابع تا شباهت بسیار زیادی با فشار ضربه­ای واقعی دارد. کلمات کلیدی: اندرکنش مایع-سازه، فشار ضربه­ای، فشار نوسانی، مخازن استوانه­ای بتنی، روش ریلی-ریتز، مدل مکانیکی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی