بررسی رفتار کمانشی مخزن فولادی استوانه‌ای زمینی تحت اثر بارگذاری لرزه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، مرکز آموزش عالی محلات، محلات، ایران

2 دانشکده مهندسی عمران،مرکز آموزش عالی محلات، محلات، ایران

چکیده

در این پژوهش، پاسخ لرزه‌ای و کمانش دینامیکی مخزن فولادی استوانه‌ای زمینی ذخیره سیال، تحت اثر مجموعه‌ای از مؤلفه‌های افقی زلزله با استفاده از تحلیل دینامیکی افزایشی مطالعه شده است. یک مخزن ذخیره سیال عریض به قطر 30 متر و با نسبت ارتفاع به قطر 40/0 بر اساس استاندارد API 650 طراحی شده است. تحلیل‌های دینامیکی افزایشی برای هفت رکورد زلزله، که هر رکورد برای PGA های مختلف از 0.05g تا 0.50g مقیاس شده، انجام شده است. برای صحت سنجی مدلسازی اجزای محدود سیستم مخزن-سیال، نتایج تحلیل اجزای محدود با نتایج تحلیلی و نتایج عددی موجود در ادبیات فنی، مقایسه شده است. مقادیر پریود مودهای ضربانی و نوسانی حاصل از تحلیل مودال، تطابق نزدیکی با نتایج تحلیلی و نتایج عددی دارد. با استفاده از مدل مکانیکی جرم و فنر مخزن، پاسخ لرزه‌ای مخزن شامل حداکثر برش پایه و حداکثر لنگر واژگونی تخمین زده شده و با نتایج تحلیل‌های دینامیکی مقایسه شده است. نتایج نشان داد که به ازای تحریک افقی با PGA کوچکتر مساوی 0.20g، متوسط حداکثر برش پایه و متوسط حداکثر لنگر واژگونی مخزن ناشی از تحلیل اجزای محدود بیشتر از نتایج مدل جرم و فنر و برعکس برای PGA بزرگتر مساوی 0.30g تا 0.50g، کمتر است. نتایج تحلیل‌های دینامیکی مخزن نشان داد که کمانش در پایین ارتفاع جداره (در ارتفاع 8/2 متر بالای کف مخزن) ایجاد شده است. همچنین با استفاده از معیار کمانش دینامیکی، متوسط حداکثر شتاب افقی زمین و متوسط نیروی برش پایه دینامیکی بحرانی که باعث وقوع کمانش پوسته مخزن شده، تخمین زده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the Buckling Behavior of Aboveground Cylindrical Steel Tank under Seismic Loading

نویسندگان [English]

  • Mohammad Saiid Sobhan 1
  • Pedram Hosseini 2
1 Department of Civil Engineering, Mahallat Institute of Higher Education, Mahallat, Iran
2 Department of Civil Engineeing, Mahallat Institute of Higher Education, Mahallat, Iran
چکیده [English]

In this study, the seismic response and buckling of aboveground cylindrical steel liquid storage tanks subjected to horizontal components of earthquake ground motions is investigated using incremental dynamic analyses (IDA). A broad steel tank with diameter of 30 m and height to diameter (H/D) ratio of 0.40 was designed using API 650 standard. The incremental dynamic analyses of liquid storage tank were performed for seven real seismic ground motions, which were scaled for PGAs of 0.05g to 0.50g. To verify the accuracy of the propose finite element model of the tank-liquid system, natural periods of the tank-liquid system vibration modes computed from finite element analysis compared to those obtained by analytical solutions and other numerical study. Small difference between natural periods indicates the acceptance accuracy of the finite element model. The mean peak base shear and overturning moment of the steel tank are estimated using mass spring model and compared with those obtained by finite element model. The mean peak base shear and overturning moment from finite element model greater than those obtained by mass spring model for PGA less equal 0.20g and vice versa for PGA from 0.30g to 0.50g. The incremental dynamic analysis results show that buckling of tank shell occurred at a height of 2.8 m above the tank base. Also mean critical horizontal peak ground acceleration (critical PGA) and mean critical dynamic base shear force, which induces buckling at the bottom of the cylindrical shell, are estimated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Tank
  • Incremental Dynamic Buckling
  • Fluid-Structure Interaction
  • Dynamic Buckling
  • Elephant Foot Buckling
CAPTCHA Image