عملکرد غشا به عنوان دیوار داخلی روی پاسخ دینامیکی مخازن

مخازن از دیرباز برای بشر به منظور ذخیره سازی مواد موردنیاز خود ضروری و مهم بوده است. یکی از انواع مهم و پرکاربرد این مخازن، مخزن بتنی زمینی می باشد. کاربرد این مخزن بیشتر مربوط به ذخیره سازی آب جهت مصرف در طول سال و بخصوص مواقع اضطراری مانند پیشامد حوادث طبیعی چون سیل، طوفان و مهم تر از همه زلزله می باشد. حال برای حفظ امنیت این نوع سازه ها در برابر زلزله نیازمند دانش نحوه و نوع اثرات زلزله بر آنها بوده تا بتوان آنها را در برابر این حادثه طبیعی و بس بزرگ مقاوم کرد. سطح آزاد مایع درون یک مخزن رو باز که مخزن آن در قسمت پایه تحت تحریکات لرزه ای قرار گرفته است با فرکانس های متفاوت و بیشماری نوسان می کند. این نوسانات با فرکانس کم سطح آزاد مایع، مواج شدن نامیده می شود. یک نمونه حرکت مایع تحت تاثیر فرکانس اول سطح آزاد آب در شکل 1-1 نشان داده شده است. در این شکل l عرض مخزن (همچنین طول موج) و h ارتفاع سطح آزاد مایع در حالت استاتیکی می باشد. در این شکل قسمت خاکستری نشانگر شکل تخمینی سطح آزاد مایع در مد اصلی آن می باشد. اسلاشینگ با اولین فرکانس اصلی میزان مایع زیادی را به حرکت وا میدارد که این امر ممکن است باعث ایجاد بارهای شدید در سازه مخزن و نهایتا شکست سازه شود. تحقیقات weltو همکاران (1992)[30] نشان میدهد که مواج شدنی که بر اثر تحریکات خارجی اتفاق می افتد می تواند اغلب باعث ایجاد شرایط بحرانی بخصوص زمانی که فرکانس تحریک پایه نزدیک به فرکانس مایع درونی مخزن است، شود. شکل 1- 1) اسلاشینگ مایع در یک مخزن. بنابراین بررسی اثرات امواج شدن آب برای پیش بینی و کنترل به منظور حفظ ایمنی در بسیاری از سازه های مهندسی، مانند مخازن ذخیره زمینی، حمل و نقل دریایی محموله مایع، هوا و فضا و ایمن سازی سازه ها در برابر زلزله بسیار مهم است. غالبا، اثرات مضر مواج شدن در مخازن ذخیره آب در هنگام وقوع زلزله های شدید رخ میدهد. تحقیقات fotia و همکاران (2000)[8] در مهندسی دریا نشان می دهد که، اثرات مواج شدن نقش بسیار مهمی در تعیین قابلیت سرویس دهی و امنیت تاسیسات ذخیره مایعات (مانند نفت و غیره) را دارد. این تحقیق به بررسی اثرات زلزله بر مخزن زمینی بتنی و همچنین اندر کنش آب داخل آن بر روی سازه مخزن در هنگام وقوع زلزله می پردازد. برای بررسی این اثرات از یک نرم افزار اجزاء محدود قدرتمند با نام ansys که قابلیت شگرفی در مدل سازی و تحلیل مخزن با لحاظ اثرات اندرکنشی آب بر روی مخزن دارد، استفاده شده است.در مرحله بعد نیز از نرم افزار مطلب برای تحلیل دقیق تر استفاده می شود وسپس این نتایج با هم مقایسه می شوند. تحقیقات صورت گرفته در این تحقیق شامل سه بخش کلی می باشد. بخش اول به بررسی سوابق تحقیقات انجام شده مشابه و مفید برای شفاف سازی هدف و روند انجام تحقیق، می پردازد. بخش دوم شامل بررسی اثرات زلزله بر سازه مخزن و مایع داخلی آن به صورت جداگانه جهت تفهیم پاسخ آنها به زلزله مورد نظر می باشد. بخش سوم نیز به بررسی چند روش مقاوم سازی و بهسازی قابل اعمال بر مخازن زمینی بتنی، مزایا و معایب آنها پرداخته شده است. هر یک از این بخش ها دارای توضیحات مجزا و مربوط به خود بوده و نتایج آن در همان بخش ذکر شده است.