بررسی رفتار کمانشی مخازن استوانه ای فولادی روزمینی مهارنشده تحت اثر توأم سه مؤلفه زلزله نزدیک گسل

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

2 استاد، دانشکدة مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ، تهران، ایران

3 استاد ، بخش سازه مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی

10.22044/jsfm.2025.15901.3957

چکیده

حفظ سلامت مخازن ذخیره سوخت و سایر سیالات پس از وقوع زلزله از نکات بسیار مهم برای هر کشور زلزله خیز می باشد. بنابراین مطالعه رفتار دینامیکی آنها حین زلزله مورد اهمیت است. در این مطالعه با شبیه سازی مخزن و سیال درون آن و با یافتن بهترین حالت برای مدلسازی اندرکنش سازه-سیال در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS صورت گرفته است.، که به بررسی رفتار کمانشی یک مخزن استوانه ای فولادی روزمینی مهارنشده، ساخته شده در انبارنفت ملایر تحت اثر هفت رکورد حوزه نزدیک زلزله پرداخته است.شده، همچنین علیرغم مطالعات گذشته برای نخستین بار، هر سه مولفه رکوردهای زلزله یعنی دو مولفه افقی و یک مولفه قائم توأما به مخزن حاوی سیال اعمال شده اند. نکته حائز اهمیت دیگر تفاوت رفتار کمانشی مخزن مهارنشده در این مطالعه که غالبا به دلیل تلاطم امواج حالت الماسی شکل دارد با رفتار کمانشی مخازن مهارشده در مطالعات گذشته است که معمولا پافیلی و زانوفیلی گزارش شده است. در بررسی نتایج تحلیل ها مشاهده میشود که بیشتر تغییرشکل های شعاعی روی جداره در ارتفاع حدودا 5/10 متری از سطح زمین به علت اثر تلاطم امواج و ضخامت کمتر جداره در این ناحیه رخ میدهد، که میتوان با تقویت این محدوده از نشت محتویات درون مخزن در زلزله جلوگیری کرد .

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] H.M., westergard. 1933, Water Pressure on Dams During Earthquakes. Transac ons ASCE, pp. 418-472.DOI:https://doi.org/10.1061/TACEAT.0004496
[2] Hoskins L.M., Jacobsen L.S. 1934, Water pressure in a Tank Cause By Simulated Earthquake. Seismological Society of America, Vol. 24.DOI:https://doi.org/10.1785/BSSA0240010001
[3]  Jacobsen L.S. 1949, Impulsive Hydrodynamics of Fluid Inside a Cylindrical Tank and of Fluid Surrounding a Cylindrical Pier. Seismological Society of America, Vol. 39. pp 189-203.DOI:https://doi.org/10.1785/BSSA0390030189
[4] Housner G.W.Earthquake, 1954. Pressure on Containers. California Instute of Technology, 081-095.
 [5] N.W., Edwards. 1969. A Procedure for Dynamic Analysis of Thin Walled Cylindrical Liquid Storage Tanks Subjected to Lateral Ground Motion. Michigan : Phd Thesis University of Michigan,
 [6] Veletsos A.S. Rome , 1974. Seismic Effects in Flexible Liquid Storage Tanks. Italy : 5th world conference earthquake engineering,, 630-639.
 [7] A.S, Yang J.Y. 1977. Earthquake Response of Liquid Storage Tanks. Veletsos,. second engineering mechanics specialty Conference, ASCE, pp 1-24.
 [8] Liu W.K. 1981. Finite Element Procedures for Fluid-Structure Interactions and Application to Liquid Storage Tanks. Nucl. Eng. Des, 211-238. DOI:https://doi.org/10.1016/0029-5493(81)90091-1
 
[9] Housner G.W.Seismic,1982. Design of Liquid-Storage Tanks. Haroun M.A., New York : J. Technical Council ,ASCE , Vol. 107. 191-207..
[10] Balendra T., Ang K.K., Paramasivam P., Lee S.L. 1982. Seismic Design of Flexible Cylindrical Liquid Storage Tanks, Earthquake Engineering strct, pp 477-496. DOI:https://doi.org/10.1002/eqe.4290100310
[11] Malhotra P.K.Base, 1995. Uplifting Analysis of Flexibly Supported Liquid Storage Tanks. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, Vol. 2. pp 1591-1607
[12] Malhotra P.K. 1997, Seismic Response of Soil Supported Un-anchored Liquid Storage Tanks,J. Engineering Structures, ASCE, Vol. 123. pp 440-450
[13] F.H, Hamdan. 2000, Seismic Behaviour of Cylindrical Steel Liquid Storage Tanks. Construc onal Steel Research,Vol. 53. pp 307-333
     DOI:https://doi.org/10.1016/S0143-974X(99)00039-5
[14] Malhotra P.K., Veletsos A.S.,. Palo Alto, 1995. Seismic Response of Unanchored and Partially Anchored Liquid Storage Tanks : Electric Power Research Instute.
 [15] Barton D.C., Parker J.V. 1987, Finite Element Analysis of the Seismic Response of Anchored and Unanchored Liquid Storage Tanks.,. s.l. : Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vols. Vol.15, No. 3,. pp 299-322.
      DOI:http://dx.doi.org/10.1002/eqe.4290150303
[16] Wozniac R.C, Mitchell W.W.,. Washington,1978. Basis of Design Provisions for Welded Steel Oil Storage Tanks. Sessions on Advances in Storage Tank Design,American Petroleum Instiute(API),
 [17] Malhotra P.K., Wenk T., Wieland M. 2000, Simple Procedure for Seismic Analysis of Liquid-Storage Tanks,. Structural Engineering and Interna onal, Vols. Vol. 10, No. 3. pp 197-201. DOI:https://doi.org/10.2749/101686600780481509
[18] Lieb, John M. , 2003, API 650 External pressure design appendix. Tank Industry Consultants.
 [19] Hoskins, Leander M., and Lydik S. Jacobsen. 1934. Water pressure in a tank caused by a simulated earthquake. s.l. : seismological society of America, 1-32.
 [20] Housner, George W. 1957. Dynamic pressures on accelerated fluid containers. Bulletin of the seismological society of America, 15-35.
[21] Housner, George W, 1963.The dynamic behavior of water tanks. Bulletin of the seismological society of America, 381-387.DOI:https://doi.org/10.1785/BSSA0530020381
[22] Malhotra, Praveen. 2000. Practical nonlinear seismic analysis of tanks. Earthquake Spectra, 473-492.
 [23] Spritzer, J. M., and S. Guzey.Nonlinear 2017.numerical evaluation of large open-top aboveground steel welded liquid storage tanks excited by seismic loads. Thin-Walled Structures, 662-676.
      DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.tws.2017.07.017
[24] Eidinger, J. , 2001. Seismic fragility formulations for water systems. American Lifelines Alliance.
 [25] Niwa, Akira, and Ray W. Clough. 1982. Buckling of cylindrical liquid‐storage tanks under earthquake loading. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 107-122.
[26] Rammerstorfer, Franz G., Knut Scharf, and F. D. Fischer. 1990. Storage tanks under earthquake loading. Appl. Mech. Rev 43.11, 261-283.
 
[27] Malhotra, P. K., and A. S. Veletsos . 1994.Beam model for base-uplifting analysis of cylindrical tanks.. s.l. : J. Structural Engineering, 3471-3488.
      DOI:https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1994)120:12(3471)
[28] Vathi, Maria, and Spyros A. Karamanos. , 2015 Simplified model for the seismic performance of unanchored liquid storage tanks. Boston, Massachusetts : Proceedings of ASME 2015 pressure vessels and piping conference.
[29] Vathi, Maria, et al. , 2017. Performance criteria for liquid storage tanks and piping systems subjected to seismic loading. J. Pressure Vessel Technology
[30] Sobhan, M. S., F. R. Rofooei, and Nader KA Attari. , 2017.Buckling behavior of the anchored steel tanks under horizontal and vertical ground motions using static pushover and incremental dynamic analyses. s.l. : Thin-Walled Structures. 173-183.
[31]Akbari, J., Salami, O., & Isari, M. (2020). Numerical investigation of the seismic behavior of unanchored steel tanks with an emphasis on the uplift phenomenon. Frattura ed Integrità Strutturale, 14(53), 92-105.‏
      DOI:  https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.53.08
[32] Tarinajad R, Hosseinjani A (1400) Evaluation of dynamic behavior of cylindrical steel tanks under near and far-fault earthquake effects. In: J.Structural Engineering and Construction, vol 6, no 8.
 [33] Hoang Nam Phan1 · Fabrizio Paolacci2 · Rocco Di Filippo·Oreste S. 2020. Seismic vulnerability of above‑ground storage tanks with unanchored support conditions for Na‑tech risks based on Gaussian process regression. Bursi3, s.l. : Bulletin of Earthquake Engineering, 6883–6906.         DOI: https://doi.org/10.1007/s10518-020-00960-7
[34] P.K. Malhotra, Sloshing Loads in Liquid-Storage Tanks with Insufficient Freeboard, Earthq. Spectra. 21 (2005) 1185–1192.
      DOI: https://doi.org/10.1193/1.2085188
[35] R.A. Ibrahim, Liquid sloshing dynamics. Theory and applications, Cambridge University Press, 2005.
 [36] Leib, John M. , 2003. API 650 External pressure design appendix. Tank Industry Consultants.