تحلیل بلند شدگی مخازن استوانه ای مهار نشده فولادی تحت اثر مولفه های افقی و قائم زلزله

موضوع این پایان نامه تحلیل بلند شدگی مخازن مهار نشده فولادی می باشد. بدین منظور مدل مکانیکی ساده ای متشکل از سیستم جرم-فنر-میراگر و فنر پیچشی معرف بلندشدگی ورق کف مخزن استفاده شده است. فنر پیچشی مذکور دارای رفتار غیر خطی مصالح و رفتار غیر خطی هندسی ناشی از وجود نیروی محوری و تغییر مداوم سطح تماس آن با تکیه گاه است. به منظور تعیین منحنی رفتاری، ورق کف با استفاده از تعدادی تیر مثلثی شکل مدل شده است. تیرهای مورد نظر در امتداد شعاعهای مختلف ورق کف بوده و از اندرکنش تیرهای مجاور صرفنظر شده است. تاثیر دیوار مخزن بر بلند شدگی ورق کف با استفاده از قیود انتهایی محوری و پیچشی متصل به تیرها در نظر گرفته شده است. رفتار غیر خطی مصالح در تیرها تنها به ایجاد مفصل پلاستیک در محل اتصالشان با دیوار مخزن محدود شده است. در ادامه با استفاده از منحنی نیرو-بلندشدگی تیرها و با فرض دوران صلب دیوار مخزن، منحنی لنگر مقاوم در برابر واژگونی-دوران ورق کف مخزن حاصل گردیده است. بدین منظور برای مقادیر مختلف بلندشدگی تعادل دورانی کل مخزن نوشته شده و لنگر مقاوم در برابر واژگونی بدست آمده است. سپس معادلات حرکت دینامیکی مخزن شامل سه درجه آزادی مودهای ضربه ای و مواج مایع و مود گهواره ای مخزن-مایع نوشته شده است. به منظور حل معادلات حرکت از روشهای نیومارک- و رانگ-کوتا مرتبه 4 استفاده گردید. پس از حل معادلات حرکت، تاثیر پارامترهایی نظیر نسبت ابعادی مخزن، مود مواج نوسانات مایع، ضریب ضربه، شتابنگاشتهای مختلف، وجود مولفه قائم و انعطاف پذیری خاک زیر شالوده بر بلند شدگی مخزن مهار نشده مورد بررسی واقع شد. به منظور حصول اطمینان از صحت روابط تحلیلی حاکم بر بلند شدگی، مدل آزمایشگاهی مخزنی عریض ساخته شده و در آزمایشگاه سازه پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله مورد آزمایش قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا مدل مذکور بر روی سطحی شیبدار قرار داده شد تا در اثر لنگر واژگونی ناشی از اختلاف فشار هیدرواستاتیکی دیوار مخزن دچار بلند شدگی گردد. در این آزمایش میزان بلند شدگی نقاط مختلف ورق کف مخزن اندازه گیری شد. سپس مخزن مورد نظر تحت آزمایش ارتعاش آزاد بلندشدگی قرار گرفت تا برآوردی از ضریب ضربه کف مخزن و تکیه گاه آن حاصل شود. همچنین مدل مخازن مهار شده و مهار نشده در محیط نرم افزار ساخته شده و مورد تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی قرار گرفت. به منظور انجام آزمایشهای استاتیکی، مایع داخل مخزن با فشار هیدرواستاتیکی معادل آن جایگزین شد. در آزمایشهای دینامیکی از المانهای مایع در مدلسازی استفاده گردید.