مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

تحلیل مقایسه‌ای تأثیر جایگذاری میراگرهای الاستو-پلاستیک بر پاسخ لرزه‌ای مخازن فولادی ذخیره‌ی آب با در نظرگیری اندرکنش سیال-سازه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد،گروه اموزشی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد مشهد، مشهد، ایران
2 استادیار،گروه اموزشی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ازاد اسلامی واحد مشهد، مشهد، ایران
10.22065/jsce.2026.582776.3983
چکیده
مخازن فولادی ذخیره‌ی آب از سازه‌های حساس و استراتژیک در صنعت نفت، گاز و آبرسانی هستند که عملکرد مناسب آن‌ها در زلزله از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.این سازه های ذخیره ساز سیال فولادی همواره نیازمند راهکارهای نوین جهت بهبود عملکرد در برابر اثر مخرب زلزله هستند. پژوهش حاضر با هدف بررسی مکان های مختلف برای جایگذاری مهارکننده های الاستو-پلاستیک جاری‌شونده به منظور کنترل ارتعاش مخازن، پاسخ دینامیکی یک مخزن استوانه‌ای فولادی که 80 درصد ان پر از اب شده را تحت تحلیل‌های تاریخچه زمانی غیرخطی که در محیط نرم‌افزار اباکوس مدل شده، قرار داده است. ارزیابی‌ها در چهار پیکره‌بندی متفاوت شامل: حالت پایه بدون میراگر، میراگر متمرکز در تکیه‌گاه (کف)، سیستم میراگر مهاربند همگرا X و سیستم میراگر مهاربند کمربندی محیطی، تحت رکوردهای لرزه‌ای ال‌سنترو و طبس و کوبه با محتوای فرکانسی متفاوت انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که پاسخ لرزه‌ای مخازن بیش از شتاب حداکثر ،تابع محتوای فرکانسی و پالس سرعت زلزله است. زلزله طبس به دلیل شدت بالاتر، پاسخ‌های ۶۶ تا ۱۲۴ درصد بزرگ‌تری نسبت به السنترو ایجاد کرد.زلزله کوبه دارای کمترین برش پایه اما بیشترین جابجایی نسبت به دو زلزله دیگر بود. پیکربندی میراگر کمربندی با کمترین افزایش برش پایه و کنترل قابل قبول جابجایی، بهینه‌ترین تعادل را بین نیرو و تغییر شکل ارائه داد و مقاوم‌ترین پیکربندی در برابر عدم‌قطعیت‌های زلزله شناخته شد. در مقابل، میراگر کف مخزن به دلیل تغییر دوره تناوب طبیعی سازه و نزدیک‌شدن به فرکانس غالب زلزله، منجر به تشدید پاسخ‌ها گردید. سیستم همگرا ایکس‌ شکل اگرچه جابجایی را کاهش داد، اما به دلیل پیچیدگی اجرایی و افزایش برش پایه، به عنوان گزینه‌ی دوم پیشنهاد شد. یافته‌ها تأیید می‌کنند که موقعیت نصب میراگر بر اساس تئوری جرم موثر هاوسنر، اهمیت بیشتری از تعداد آن دارد و طراحی لرزه‌ای مخازن باید تحت مجموعه‌ای از شتابنگاشت‌ها انجام شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Comparative Analysis of Elastoplastic Damper Placement Effects on Seismic Response of Steel Water Storage Tanks Considering Fluid-Structure Interaction

نویسندگان English

Amirhossein Moridi 1
Reza Zia Tohidi 2
1 Master's student, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University, Mashhad Branch , Mashhad, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Islamic Azad University, Mashhad Branch , Mashhad, Iran
چکیده English

Steel water storage tanks are sensitive and strategic structures in the oil, gas, and water supply industries, making their seismic performance particularly important. These steel fluid-storage structures require innovative solutions to improve their performance against earthquakes. This study investigates different locations for installing yielding elastoplastic dampers to control tank vibrations. The dynamic response of a cylindrical steel tank, 80% filled with water, was evaluated through nonlinear time-history analyses modeled in ABAQUS. Four configurations were examined: the undamped baseline, a damper concentrated at the base support, an X-braced damper system, and a peripheral ring-braced damper system, under the El Centro, Tabas, and Kobe earthquake records with different frequency contents. Results showed that tank seismic response depends more on frequency content and earthquake velocity pulses than on peak ground acceleration. Due to its higher intensity, the Tabas earthquake produced responses 66–124% greater than El Centro. Kobe generated the lowest base shear but the largest displacement among the three earthquakes. The ring-braced damper configuration provided the optimal balance between force and deformation, with the smallest increase in base shear and acceptable displacement control, making it the most robust configuration against seismic uncertainties. In contrast, the base damper amplified responses by altering the structure’s natural period and approaching the dominant earthquake frequency. Although the X-braced system reduced displacement, its implementation complexity and increased base shear made it the second-best option. The findings confirm that damper placement, based on Housner’s effective mass theory, is more important than the number of dampers, and that seismic design of storage tanks should consider a suite of ground motions.

کلیدواژه‌ها English

Cylindrical Steel Tanks
Time History Analysis
Base Shear
Fluid-Structure Interaction
Elastoplastic Restraints

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 30 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 06 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 05 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 30 مهر 1405