بررسی رفتار دینامیکی مخازن استوانه‌ای بتنی ذخیره مایع تحت اثر حرکت افقی و قائم زلزله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار/دانشکده عمران دانشگاه یاسوج

چکیده

در این مقاله، یک روش تحلیلی برای برآورد پاسخ لرزه‌ای مخازن استوانه‌ای تحت تحریک افقی و قائم زلزله با در نظر گرفتن انعطاف-پذیری دیواره مخرن که تا سطح خاصی از مایع پر شده‌اند، ارائه می‌شود. حل مساله سیستم مایع-پوسته برای به‌دست آوردن فشار ضربه‌ای به‌روش ریلی-ریتز انجام می‌گیرد. در تحلیل ارتعاشی پوسته در حرکت افقی زلزله اثر مدهای محیطی نوع Cosθ و پوسته مخزن به‌صورت نازک در نظر گرفته شده است. همچنین نتایج این روش تحلیلی با نتایج مطالعات قبلی مقایسه می‌شود. 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 می-شود و نتایج این مدل مکانیکی و دقت جواب حاصل از آن با نتایج تحلیلی پیشنهادی و آیین‌نامه ACI 350.3-06 مقایسه می‌شود. در انتها این نتیجه حاصل می‌شود که جوابهای آیین‌نامه با روش تحلیلی پیشنهادی، تفاوت زیادی دارد که علت آن در نظر نگرفتن صحیح انعطاف‌پذیری جداره توسط این آیین‌نامه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of seismic behavior of cylindrical concrete tanks under horizontal and vertical earthquale excitations

نویسندگان [English]

  • Farhad Behnamfar 1
  • Roohollah Moradi 1
  • Shamseddin Hashemi 2
1 Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology
2 Department of Civil Engineering, Yasouj University
چکیده [English]

Liquid storage tanks, as special structures, behave differently from ordinary structures in terms of dynamic behavior. These important structures are mostly constructed in two cylindrical and rectangular shapes, according to their use for storing various materials such as water and oil in the form of ground, elevated, buried and semi-buried. In this paper, an analytical method is presented for estimating the seismic responses of concrete cylindrical tanks subjected to horizontal and vertical components of earthquakes. Effects of liquid-shell interaction on the dynamic response of cylindrical tanks, taking into account flexibility of the wall and level of filling are studied. The velocity potential function is solved by satisfaction of boundary conditions and separating the variables. The solution of the problem is used to obtain the impulsive pressure using the Rayleigh-Ritz method using the vibration modes of flexible shells (open top-clamped bottom) with suitable boundary conditions. The results of this proposed analytical method are compared with those of the previous studies. Then a mechanical model is presented with considering the flexibility and mass of the tank wall for concrete cylindrical tanks completely or partially filled with liquid. The results of proposed mechanical model are compared with the analytical results and ACI 350.3-06. The conclusion is that while the design code does not estimate the response with a good accuracy, the proposed exact analytical procedure and the approximate mechanical model exhibit very good precisions for determining the dynamic responses of cylindrical concrete tanks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Concrete cylindrical tank
  • liquid-shell interaction
  • Rayleigh–Ritz method
  • seismic design
  • mechanical model