Skip to main content
SUPERVISOR
Abdolreza Kabiri,Farhad Behnamfar
عبدالرضا کبیری سامانی (استاد مشاور) فرهاد بهنام فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Yazdabad
محمد یزد آباد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
One of the necessary structures in industrial installation and water supply system are tanks. Because of different purposes tanks are built as on ground, elevated, buried or half-buried. Tanks are used for storage of different materials such as water, oil, nitrogen, high pressure gases and chemical materials. Mostly, tanks are in two shapes of rectangular and circular. For water storage usually concrete tanks are used. These tanks are utilized for various purposes such as storage, providing pressure and calming fluid flow. Damage in these tanks can cause financial and vital injuries. Also, the necessity of providing water for a region stricken by an earthquake represents the importance of investigating their seismic performance for assessing their safe behavior. Because of widespread use of tanks and their vulnerability in earthquakes, notable damages have been observed during previous earthquakes. Sometimes these damages cause a full loss of tank performance and the fluid stored in it and the other time it causes only repairable faults. In this research the dynamic behavior of concrete cylindrical tanks is investigated. Effective parameters in dynamic response of tanks such as wall rigidity, base fixity, vertical acceleration of ground motion and height to diameter ratio are evaluated. Also for studying vulnerability of these tanks, seismic fragility curves for three different tanks with height to diameter ratios of 0.75, 0.5 and 0.25 are developed. Moreover, the effect of fill percentage on seismic fragility curves are investigated with considering three different cases for one of the tanks. The tanks are designed based on ACI 350.3 and evaluated by dynamic analysis of with Abaqus. It is assumed that the tanks rest on a rigid foundation. One of the most important issues in designing concrete tanks is control of crack width for preventing leakage and corrosion of rebars. In addition, knowledge of water wave height due to sloshing of water is important for considering the free board. Seismic fragility curves for critical crack width, bending capacity of wall and water over flow from tanks wall are developed. One other important problem about dynamic behavior of circular concrete tanks that has less been investigated in previous researches is the simultaneous effect of vertical and horizontal components of earthquake acceleration. The results of numerical analysis show that increase of wall flexibility has a considerable effect on the response of fluid and especially tank wall. Also use of a hinged base connection instead of a fixed base connection significantly reduces the maximum bending moment in the tanks wall. It is observed that the effect of vertical acceleration of earthquake should be taken into account in designing tall tanks. The seismic fragility curves for critical crack width and fluid spillover in tanks represented that the height to diameter ratio and the fill percentage are major sources of uncertainty in seismic fragility curves of cylindrical concrete water tanks. Key Words Concrete cylindrical tank, Dynamic analysis, Flexural crack width, Water sloshing, Seismic fragility curve.
یکی‌ از ساز‌ه های ضروری در تأسیسات صنعتی و سیستم‌های انتقالآب مخازن می‌‌باشند. مخازن با توجه به اهداف کاربردی آ hy;ن ها، به صورت زمینی، هوایی، مدفون و یا نیمه مدفون ساخته می‌شوند. مخازن برای ذخیره ی مواد مختلفی‌ مانند آب، نفت، نیتروژن، گازهای فشار بالا و بنزیناستفاده می‌شوند. عمدتاً مخازن در دو فرم مستطیلی و استوانه ای ساخته می شوند. برای ذخیره ی آب از مخازن بتنی استفاده می شود. این مخازن برای اهداف مختلفی‌ همچون ذخیره، تأمین فشار و آرام کننده ی جریان سیال استفاده می شوند. آسیب مخازن می تواند خسارت های مالی و حتی انسانی‌ به همراه داشته باشد. همچنین لزوم تأمین آب برای جامعه ی‌ زلزله زده پس از وقوع زمین لرزه، اهمیت بررسی عملکرد مخازن را در هنگام زلزله برای حفظ کاربری آن‌ها نشان می دهد. به دلیل استفاده گسترده از مخازن و همچنین آسیب پذیری آن‌ها در برابر زمین لرزه، آسیب‌های قابل توجهی‌ در مخازن به هنگام زمین لرزه‌های پیشین مشاهده شده است. این آسیب‌ها گاهی باعث از دست رفتن کامل کاربری مخزن و از بین رفتن سیال ذخیره شده در آن می شود. برخی‌ دیگر از آسیب‌ها باعث از دست رفتن کامل حجم محتویات مخزن نمی‌شود و می‌توان با صرف هزینه‌ای آن‌ها را بازسازی نمود. در این تحقیق رفتار دینامیکی مخازن بتنی استوانه‌ای آب مورد بررسی‌ قرار گرفته است. پارامترهای موثر در پاسخ دینامیکی مخازن همچون اثر صلبیت دیواره، اثر گیرداری اتصال کف، اثر شتاب قائم زمین و نسبت ارتفاع به قطر مخازن مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. همچنین به منظور بررسی آسیب پذیری این مخازن، منحنی‌های آسیب پذیری لرزه ای برای سه نوع مخزن با نسبت ارتفاع به قطر متناظر با 75/0، 5/0 و 25/0ارائه شده است. علاوه بر این، اثر درصد پر شدگی مخازن در منحنی‌های آسیب پذیری لرزه‌ای با در نظر گرفتن سه حجم ذخیره ی مختلف برای یکی‌ از مخازن بررسی‌ شده است. طراحی این مخازن با استفاده از آیین نامه ی ACI 350.3 انجام گردید، سپس به منظور تحلیل دینامیکی مخازن از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. در ساخت مدل مخازن فرض شده که مخازن بر روی فونداسیون صلب قرار گرفته اند. یکی‌ از مهم‌ترین مسائل در طراحی مخازن بتنی‌ آب کنترل عرض ترک برای جلوگیری از نشت سیال و همچنین خوردگی آرماتورها در اثر تماس با سیال می‌باشد. علاوه بر این آگاهی‌ از میزان ارتفاع آب ایجاد شده در اثر تلاطم سطح آب، به منظور در نظر گیری فاصله ی آزاد سطح آب تا سقف مخزن حائز اهمیت می‌باشد. از این رو در این مطالعه منحنی‌های آسیب بر مبنای عرض ترک بحرانی، ظرفیت خمشی مقطع دیوار و سر ریز سیال درون مخزن ارائه گردید. یکی‌ از موارد مهم در خصوص رفتار دینامیکی مخازن مدور که به طور کافی‌ در تحقیقات گذشته مورد بررسی‌ قرار نگرفته است، اثر توأم شتاب افقی و قائم زمین در زلزله می‌باشد. نتایج تحلیل‌های عددی نشان دادکه افزایش انعطاف پذیری مخازن اثر قابل توجهی‌ بر سیال و به خصوص دیواره ی مخزن دارد. همچنین استفاده از اتصال مفصلی به جای اتصال گیردار در کف مخازن به شکل قابل توجهی‌ حداکثر لنگر خمشی ایجاد شده در دیواره ی مخازن را کاهش می دهد. بر اساس نتایج عددی مشخص شد که باید اثر شتاب قائم زمین در طراحی مخازن با نسبت ارتفاع به قطر بالا، در نظر گرفته شود. همچنین منحنی‌های آسـیب پذیری لرزه ای برای وقوع ترک بحرانی و سر ریز سیال درون مخزن نشان داد که نسبت ارتفاع به قطر در مخازن و همچنین درصد پر شدگی آن‌ها دو عدم قطعیت مهم در پیش‌بینی آسیب پذیر مخازن بتنی استوانه‌ای می باشند . کلمات کلیدی مخزن بتنی استوانه‌ای، تحلیل دینامیکی، عرض ترک خمشی، تلاطم آب، منحنی آسیب پذیری لرزه ای

ارتقاء امنیت وب با وف بومی