مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

بررسی جابه‌جایی‌ها در دیوار مخازن بتنی مستطیلی با لحاظ نمودن اندرکنش سیال و سازه تحت زلزله‌‌های مختلف

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی عمران،واحد صحنه ،دانشگاه آزاد اسلامی،صحنه ،ایران.
2 گروه آموزشی سازه و زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران
چکیده
پاسخ سازه، با درنظر گرفتن اثر غیرخطی مصالح تحت زلزله‌هایی با حوزه‌های فرکانسی و حداکثر شتاب‌های مختلف ارائه شده‌است. به عبارت دیگر، سه زلزله با حوزه فرکانسی کم، متوسط و بالا انتخاب‌شده که هریک در سه سطح شتاب کم (g 2/0)، متوسط (g 35/0) و زیاد (g 5/0) مقیاس شده‌اند و نتایج آن ارائه می‌گردد. نتایج پژوهش، بیان می‌کنند که بالا رفتن حوزه فرکانسی زلزله باعث کمتر شدن پاسخ حداکثر جابه‌جایی دیوار مخزن می‌شود که این نتیجه برای هردو مصالح خطی و غیرخطی صدق می‌کند به جز در حالت مصالح غیرخطی تحت زلزله با حداکثر شتاب g5/0 که در آن زلزله با حوزه فرکانسی متوسط کمترین جابه‌جایی را با مقدار 4/19 سانتی‌متر دارد. با افزایش حداکثر شتاب زلزله‌ها، تغییرات جابه‌جایی در مدل‌های خطی و غیرخطی برای هر سه حوزه فرکانسی تقریبا ثابت بوده، به‌طوریکه با افزایش شتاب حداکثری از g2/0 به g35/0 و g5/0 به صورت میانگین افزایشی %65 و %130 برای هرسه حوزه فرکانسی داشته‌است. پاسخهای سازه تحت زلزله با حوزه فرکانسی پایین، به‌طور قابل توجهی بیش‌ترین جابه‌جایی را، حتی در شدت‌های کم، در دیوار مخزن ایجاد می‌کنند؛ به‌طوریکه حتی در شتاب g2/0 و برای هر دو حالت خطی و غیرخطی، مصالح نزدیک به 16 سانتی‌متر جابه‌جایی دارند که نشان‌دهنده عامل ایجاد جابه‌جایی‌های بزرگ، حتی در شدت‌های کم است. همچنین با افزایش شتاب حداکثری به مقدار g5/0 نیز این مقادیر در رفتار خطی و غیرخطی به ترتیب برابر 25/36 و 46/45 سانتی‌متر هستند؛. با مقایسه رفتار خطی و غیرخطی مصالح نیز می‌توان نتیجه گرفت که در زلزله با حوزه فرکانسی بالا و شدت g5/0، جابه‌جایی دیوار در حالت غیرخطی حدود %70 نسبت به حالت خطی آن افزایش داشته که نشانگر اهمیت رفتار غیرخطی مصالح در مناطق با لرزه‌خیزی بالا و همچنین اهمیت وجود گسل‌هایی با پتانسیل ایجاد زلزله‌های با محتوی فرکانسی بالا است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigating the Displacements in the Wall of Rectangular Concrete Tanks Considering the Interaction of Fluid and Structure in Different Earthquakes

نویسندگان English

Sajad Esmaielzadeh 1
Mohammad Javad Mahmoodi 2
1 Assistant professor, Department of civil engineering, Sahneh Branch, Islamic Azad University, Sahneh, Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English

. The results of the study indicate that increasing the earthquake frequency domain causes a decrease in the maximum displacement response of the reservoir wall, which is true for both linear and nonlinear materials, except for the case of nonlinear materials under an earthquake with a maximum acceleration of 0.5 g, in which the earthquake with a medium frequency domain has the lowest displacement of 19.4 cm. With increasing the maximum acceleration of earthquakes, the displacement changes in the linear and nonlinear models are almost constant for all three frequency domains, so that with increasing the maximum acceleration from 0.2 g to 0.35 g and 0.5 g, there is an average increase of 65% and 130% for all three frequency domains. The structural responses under an earthquake with a low frequency domain significantly produce the highest displacement in the reservoir wall, even at low intensities; So that even at an acceleration of 0.2 g and for both linear and nonlinear modes, the materials have a displacement of nearly 16 cm, which indicates the factor of creating large displacements, even at low intensities. Also, by increasing the maximum acceleration to 0.5 g, these values are equal to 36.25 and 45.46 cm in linear and nonlinear behavior, respectively. By comparing the linear and nonlinear behavior of the materials, it can be concluded that in an earthquake with a high frequency domain and an intensity of 0.5 g, the displacement of the wall in the nonlinear mode has increased by about 70% compared to its linear mode, which indicates the importance of the nonlinear behavior of materials in areas with high seismicity and also the importance of the existence of faults with the potential to cause earthquakes with high frequency content.

After the earthquake, the increase in displacements in the wall inear

کلیدواژه‌ها English

rectangular concrete tank
displacement
fluid-structure interaction
earthquake
damage
[1] Safi ,M and Rasoulpour,S (2020). The effect of earthquake frequency content on the dynamic response of rectangular concrete tanks using the combined finite element method and smooth particle hydrodynamics. Journal of Structural and Construction Engineering, Volume (3), Pages (87-102).
[2] Bagheri,S and Hosseini,R (2019). Parametric study on the dynamic behavior of liquid storage tanks subjected to pulse-like excitations. Journal of Structural and Construction Engineering, Volume (2), Pages (75-86).
[3] Hatami, F and Omid,F (2022). Seismic response of rectangular and cylindrical concrete tanks under near-fault and far-fault ground motions. Asas Journal, Volume (65), Pages (5-14).
[4] Safi,M and Rasoulpour,S (2021). The effect of the vertical component of the earthquake on concrete tanks with flexible walls by combined finite element method Smooth particle hydrodynamics. Amir Kabir journal of civil Engineering, Volume (4), Pages (873-888).
[5] Omidinasab,F and Shakib,H, (2012). Seismic response evaluation of the RC elevated water tank with fluid-structure interaction and earthquake ensemble. KSCE journal of civil Engineering, Volume (16), Pages (366-376).
[6] Moslemi,M and Farzin,A.(2019). Nonlinear sloshing response of liquid-filled rectangular concrete tanks under seismic excitation. Engineering Structures, Volume (188), Pages (564-577).
[7] Lee, J and Cho, J, (2024), Simplified earthquake response analysis of rectangular liquid storage tanks considering fluid-structure interactions, Engineering Structures, Volume 300,  pages (117-157), doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.117157.
[8] Hosseini, S and Beskhyroun, S, (2023), Fluid storage tanks: A review on dynamic behavior modeling, seismic energy-dissipating devices, structural control, and structural health monitoring techniques, Structures, Volume 49,  Pages (537-556), doi.org/10.1016/j.istruc.2023.01.146.
[9] Brunesi, E and Nascimbene, R, (2024), Evaluating the Seismic Resilience of Above-Ground Liquid Storage Tanks, Building Structures, Volume 14, page (10), doi.org/10.3390/buildings14103212.
[10] Kianoush, M. and Ghaemmaghami A, (2011), The effect of earthquake frequency content on the seismic behavior of concrete rectangular liquid tanks using the finite element method incorporating soil˗structure interaction, Engineering Structures, Engineering Structures, Volume 33, Pages (2186˗2200).
[11] Streeter, V and Wylie E, (1985), McGraw-Hill College; Subsequent edition, chapters (5,6).
[12] Shames, I, (2002), McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 4th edition, chapters (4, 8, 9).
[13] Kim JK, Koh HM, Park JH. (1998). Fluid-structure interaction analysis of 3D rectangular tanks by a variationally coupled BEM-FEM and comparison with test results. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Volume (27), Pages (109–124)
[14] Dassault Systèmes, ABAQUS Documentation, 2017. [Online]. Available: https://help.3ds.com
[15] Carreira D. and Chu K-H. (1985). Stress-strain relationship for plain concrete in compression. ACI journalPages (72-82).
[16] Lee.B and Lee J,(2021), Nonlinear Dynamic Response of a Concrete Rectangular Liquid Storage Tank on Rigid Soil Subjected to Three-Directional  Ground Motion, Applied sciences, Volume (11), 4688, https://doi.org/10.3390/app11104688.
[17] Siwinski J and Stolarski A, (2018), Homogeneous substitute material model for reinforced concrete modeling. De Gruyter, Volume (LXIV), Pages (87˗99).

  • تاریخ دریافت 11 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 11 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 21 اسفند 1403