بررسی رفتار لرزه ای مخازن انعطاف پذیر سیال با پلان مستطیلی و جداسازی شده از پایه تحت اثر حرکت قوی زلزله

مخازن نگهداری سیالات به عنوان سازه های ویژه، از نظر رفتار دینامیکی متفاوت از سازه های معمولی عمل می کنند. این سازه های پر اهمیت به منظور ذخیره سیالات مورد نیاز شهرها و صنایع مختلف، نظیر مواد نفتی مورد استفاده قرار می گیرند. مخازن بتنی مستطیلی مسلح شده، به طور وسیعی برای ذخیره پسماندهای سوخت هسته ای استفاده می شوند. در این رساله، یک روش تحلیلی برای برآورد پاسخ لرزه ای مخازن سه بعدی ذخیره مایع با چهار دیواره انعطاف پذیر، در معرض حرکت قوی زلزله ارائه می شود. اثرات اندرکنش سازه-مایع روی پاسخ دینامیکی مخازنی که تاسطح معینی از مایع پر شده باشد با در نظر گرفتن انعطاف پذیری دیوار مخزن مورد بررسی واقع می شود. تابع پتانسیل سرعت با حفظ ارضای شرایط مرزی، با استفاده از روش جداسازی متغیرها و با استفاده از اصل برهم نهی، حل شده و توزیع فشار ضربه ای محاسبه می-شود. حل مسأله بر اساس مدل سه بعدی مخازن مستطیلی با بکارگیری روش ریلی-ریتز و استفاده از مودهای ارتعاشی ورق های انعطاف پذیر با شرایط مرزی مناسب، انجام می شود. برای مودهای ارتعاشی مجاز، از توابع مثلثاتی ای استفاده می شود که شرایط مرزی مخازن را به گونه ای که انعطاف پذیری جداره مخازن کاملاً در نظر گرفته شده باشد، ارضاء کنند. پس از آن تحلیل سازه در حوزه زمان انجام می شود. علاوه بر این، یک روش تحلیلی برای استنتاج فرمولی ساده که قادر است پاسخ تاریخچه زمانیِ فشار نوسانی و جابجایی های سطح آزاد مایع را محاسبه کند، توسعه داده شده است. نتایج این پژوهش با نتایج مطالعات قبلی مقایسه می شوند. یک مدل مکانیکی ساده که در آن انعطاف پذیری جداره مخزن در نظر گرفته شده، توسعه داده می شود. پارامتر های این مدل را می توان به راحتی با استفاده از روابط و منحنی های مربوطه محاسبه کرد. حداکثر جابجایی های حاصل از تلاطم سطح آزاد مایع وهمین طور حداکثر پاسخ های لرزه ای با استفاده از مفهوم طیف پاسخ تخمین زده می شود. یک مدل دو بعدی ساده برای منحنی توزیع فشار بر روی دیوارهای انعطاف پذیر مخازن پیشنهاد شده که می تواند برای اصلاح آئین نامه ها که تغییر فشار در جهت افقی را در نظر نمی گیرند، استفاده شود. مقایسه نتایج حاصل از روش توسعه داده شده با نتایج حاصل از تحلیل دقیق، اعتبار مدل مکانیکی ارائه شده را تأیید می کند. آنالیز لرز ه ای مخازن زمینی مستطیلی با پایه جداسازی شده و مقایسه با حالت پایه ثابت، هدف بعدی تحقیق حاضر می باشد. در مخزن جداسازی شده، کل سیستم از دو قسمت عمده تشکیل می شود: روسازه با در نظر گرفتن اندرکنش سیال-سازه و سیستم جداساز لرزه ای. سیستم جداساز، از نوع الاستومری با هسته سربی بوده و توسط یک مدل با رفتار سختی دو خطی مدل می شود. معادله مزدوج حرکت سیال-مخزن با سیستم جداگر لرزه ای ترکیب می شود تا رفتار کل سیستم بررسی شود. سپس تحلیل در حوزه زمان انجام می شود. در این رساله نشان داده شده، جداساز می تواند به نحو موثری پاسخ های دینامیکی مانند فشار هیدرودینامیکی، برش پایه و شتاب و جابجایی های نسبی در روسازه را کاهش دهد. البته استفاده از سیستم جداسازی لرزه ای می تواند اثرات معکوسی روی حرکت تلاطم سطح آزاد مایع و جابجایی نسبی جداساز نسبت به زمین داشته باشد؛ زیرا با نرم تر شدن جداساز، جابجایی نسبی جداساز نسبت به زمین بیشتر می شود. همچنین اگر فرکانس موثر جداساز، به فرکانس اصلی امواج سطحی نزدیک شود، ارتفاع امواج به سرعت افزایش می یابد. بر اساس این نتایج، برای طراحی بهینه جداساز زیر مخازن مستطیلی باید به دقت، جداسازهایی با یک حد مشخص از خصوصیات مکانیکی انتخاب شوند.