علوم مهارتی و خلاقیت

علوم مهارتی و خلاقیت

ارزیابی عددی رفتار لرزه‌ای مخازن سطحی با درنظرگرفتن اثر اندرکنشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
سیدمحمد سیدکلبادی
عضو هیات علمی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران.
10.48301/jssc.2024.192177
چکیده
با توجه به اهمیت مخازن سطحی آب و کاربرد مختلف آن­ها در صنایع گوناگون، بررسی و شناخت رفتار لرزه­ای این تأسیسات لازم و ضروری می­باشد. در چنین سازه­هایی به علت وجود اندرکنش خاک- سازه و سیال- سازه، شناخت رفتار لرزه‌ای بدون کمک از نرم‌افزارهای مبتنی بر حل عددی، امکان‌پذیر نیست از این‌رو نرم‌افزار اجزا محدود Abaqus به خدمت گرفته شده است. در این مقاله ضمن درنظرگرفتن مدل سه‌بعدی Solid از یک مخزن مستطیلی شکل سطحی و خاک زیرین آن، اثر SSI و FSI نیز لحاظ شده است. به‌منظور بررسی دقیق­تر، از مدل غیرخطی دراکر- پراگر برای توصیف رفتار خاک استفاده شده است. برای مدلسازی اندرکنش آب و مخزن، برای رفتار نرمال از Hard Contact و برای رفتار مماسی از Frictionless استفاده شده است همچنین برای لحاظ‌کردن اندرکنش خاک و سازه، از تئوری کلمب استفاده شده است. ابتدا با استفاده از آنالیز حساسیت، میزان حساسیت پارامترهای اندرکنشی برای حالت دینامیکی به‌دست آمد، سپس نتایج با نتایج نشریه 123 ایران مقایسه شد. نتایج حاکی از این است که نوع خاک زیرین مخزن و اندرکنش خاک و سازه، تأثیر بسیاری در رفتار لرزه­ای مخازن سطحی دارد. همچنین درنظرگرفتن اثر Sloshing آب، بسیار وابسته به‌شدت و فرکانس بار لرزه‌ای می‌باشد زیرا آب در فرکانس‌های بالای زلزله، رفتار متفاوتی خواهد داشت اما در فرکانس‌های پایین غالبا در جهت افزایش پاسخ مخزن رفتار می‌کند.
کلیدواژه‌ها
مخزن سطحی
آنالیز دینامیکی
اندرکنش خاک و سازه
اندرکنش آب و سازه

عنوان مقاله English

Numerical Evaluation of Seismic Behavior of Shallow Tanks Considering the Effect of Interaction

نویسنده English

SeyedMohamad SeyedKolbadi
Faculty Member, Department of Civil Engineering, Technical and Vocational University, Tehran, Iran.
چکیده English

Given the importance of surface water reservoirs and their application in various industries, comprehensive knowledge of the seismic behaviour of these facilities is required. In such structures, due to soil structure interaction and fluid structures, seismic behaviour without the help of software based on the numerical solution is not possible. Therefore, finite element software, Abaqus, is required. In this paper, a three-dimensional model of a solid rectangular surface tank and underlying soil was considered in addition to the effects of SSI and FSI. For a closer examination, the Drucker Prager nonlinear model was used to describe the behaviour of the soil and for modelling the interaction of water and reservoir to the normal behaviour Hard Contact was used; and for soil-structure interaction, Frictionless behaviour, the theory of Columbus, was used. By using sensitivity analysis, the sensitivity for the dynamic interaction parameters was obtained, and then the results were compared with the results of Iranian publication number 123. The results showed that the soil beneath the tank and soil-structure interaction had a great impact on the seismic behaviour of surface reservoirs. Furthermore, the effect of sloshing water was highly dependent on the intensity and frequency of the seismic load. Because the behaviour of water in the high-frequency earthquake is different, the low-frequency response often tends to increase the reservoir's behaviour.

کلیدواژه‌ها English

Shallow Tank Dynamic Analysis Soil
Structure Interaction Fluid
structure Interaction
Andelib, R. (2012). Three-dimensional seismic investigation of flexible cylindrical above-ground tanks by considering the interaction of soil and structure [Master, Sharif University of Technology]. Tehran, Iran. https://library.sharif.ir/parvan/resource/382940/
Barton, D. C., & Parker, J. V. (1987). Finite element analysis of the seismic response of anchored and unanchored liquid storage tanks. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 15(3), 299-322. https://doi.org/10.1002/eqe.4290150303
Chen, J-C. (1980). Analysis of local variations in free field seismic ground motion [Ph.D, University of California]. Berkeley, California. https://www.proquest.com/openview/fd350fffa 3e3813855ced73e5fbadc0f/1?pq-origsite=gscholar&cbl=18750&diss=y
Chin, C-C. (1998). Substructure subtraction method and dynamic analysis of pile foundations. [PH.D, University of California]. Berkeley, California. https://www.proquest.com/o penview/a0402d7f1d70150ab268b8684036dfcd/1?pq-origsite=gscholar&cbl=1875 0&diss=y
Dassault Systèmes Simulia Corp. (2011). Abaqus 6.11: GUI Toolkit Reference Manual. http:/ /abaqusdocs.eait.uq.edu.au/v6.11/pdf_books/GUI.pdf
Enshaeian, A. (2007). Investigating the three-dimensional seismic performance of buried tanks [Master, Sharif University of Technology]. Tehran, Iran. https://library.sharif.ir/par van/resource/288585/
Hariri Ardebili, M. A., Seyed Kolbadi, S. M., Heshmati, M., & Mirzabozorg, M. (2012). Nonlinear Analysis of Concrete Structural Components Using Co-axial Rotating Smeared Crack Model. Journal of Applied Sciences, 12(3), 221-232. https://doi.org/10.3923/jas.201 2.221.232
Haroun, M. A. (1980). Dynamic analyses of liquid storage tanks. California Institute of Technology. https://authors.library.caltech.edu/records/9akc1-j0d88
Haroun, M. A., & Housner, G. W. (1982). Complications in Free Vibration Analysis of Tanks. Journal of the Engineering Mechanics Division, 108(5), 801-818. https://doi.org/10. 1061/JMCEA3.0002871
Housner, G. W. (1954). Earthquake pressures on fluid containers. California Institute of Technology. https://authors.library.caltech.edu/records/eewgr-ay603
Housner, G. W. (1957). Dynamic pressures on accelerated fluid containers. Bulletin of the Seismological Society of America, 47(1), 15-35. https://doi.org/10.1785/bssa047001 0015
Jacobsen, L. S. (1949). Impulsive hydrodynamics of fluid inside a cylindrical tank and of fluid surrounding a cylindrical pier*. Bulletin of the Seismological Society of America, 39(3), 189-204. https://doi.org/10.1785/bssa0390030189
Lysmer, J., Ostadan, F., & Chin, C. C. (1999). SASSI2000: theoretical manual and users manual. University of California.
Nobakht, M. B. (2016). Design and Analysis of Ground Concrete Water Reservoirs (First Revision) (No. 123). Program and Budget Organization of Iran. https://shaghool.ir/Files/123-r1.pdf
Seed, H. B., & Idriss, I. M. (1969). Influence of Soil Conditions on Ground Motions During Earthquakes. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, 95(1), 99-137. https://doi.org/10.1061/JSFEAQ.0001260
Tajirian, F. F. (1981). Impedance matrices and interpolation techniques for 3-D interaction analysis by the flexible volume method [Ph.D, University of California ]. Berkeley, California. https://www.proquest.com/openview/ab44c7bac252674b6c5ca65025b6 a4d1/1?pq-origsite=gscholar&cbl=18750&diss=y
Waas, G. (1972). Earth Vibration Effects and Abatement for Military Facilities: Analysis Method for Footing Vibrations Through Layered Media. United States Army Engineer Waterways Experiment Station, Soils and Pavements Laboratory. https://erdc-library.erdc.dren. mil/jspui/handle/11681/21555

  • تاریخ دریافت 16 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری 25 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش 14 اسفند 1402