اثر برخورد بر رفتار لرزه‌ای مخازن جداسازی شده توسط جداساز آونگ اصطکاکی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی زلزله، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

2 دانشیار، مرکز تحقیقات ژئوتکنیک لرزه‌ای و بتن توانمند، گروه مهندسی عمران، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران

چکیده

مخازن نگهداری سیالات از جمله سازه‌های مهم صنعتی هستند که تحت زلزله‌های شدید نیز باید به عملکرد خود ادامه دهند. آسیب‌های وارده بر این سازه‌ها نشان دهنده عملکرد ضعیف آنها در زلزله‌های گذشته می باشد. یکی از روش های موثر در مقاوم سازی و کاهش نیروهای وارده بر این سازه‌ها استفاده از جداساز لرزه‌ای می باشد. از آنجا که پریود جداساز آونگ اصطکاکی به وزن سازه روی آن وابسته نمی‌باشد، این نوع جداساز دارای عملکرد بهتری نسبت به سایر جداسازهای لرزه‌ای می‌باشد.
این نوع از جداسازهای لرزه‌ای، از یک سطح مقعر شکل تشکیل شده‌اند که بر روی آن یک لغزنده قرار گرفته است و عمل لغزش توسط این لغزنده بر روی سطح مقعر شکل صورت می‌گیرد. آنچه در این مقاله به آن پرداخته می‌شود، بررسی عملکرد جداساز لرزه ای در کاهش پاسخ های مخازن،تحت تحریک زلزله‌های با سطوح خطر متفاوت (سطح خطر سرویس، طراحی و بیشترین زلزله مورد انتظار)می‌باشد.هم چنین، اثر ضربه بر پاسخ مخازن نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است.برای این منظور، دو مخزن با نسبت ابعاد ظاهری متفاوت در نظر گرفته شده‌اند و پاسخ‌های آنها در سه حالت گیردار، جداسازی شده بدون در نظر گرفتن اثر ضربه و جداسازی شده با در نظر گرفتن اثر ضربه مقایسه شده‌اند. نتایج بدست آمده حاکی از آنست که با افزایش سطح خطر زلزله، عملکرد جداساز کاهش می‌یابد. هم‌چنین، احتمال وقوع برخورد در حالتی که سازه تحت تحریک زلزله‌های با سطح خطر بیشترین زلزله محتمل قرار می‌گیرند، بیشتر از دو سطح خطر دیگر است. پاسخ‌های بدست آمده نشان می‌دهند، در صورتی که برخورد رخ دهد، پاسخ های جابجایی جرم ضربانی، ممان واژگونی و برش پایه نسبت به حالتیکه برخورد رخ نمی‌دهد، افزایش می یابند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Impact effect on seismic response of friction pendulum base isolated liquid storage tanks

نویسندگان [English]

  • Alireza Abdeveis 1
  • Alireza Mortezaei 2
1 MSc in Earthquake Engineering, Semnan Branch, Islamic Azad university
2 Associate Professor, Seismic Geotechnical and High Performance Concrete Research Centre, Civil Engineering Department, Semnan Branch, Islamic Azad University, Semnan, Iran
چکیده [English]

Liquid storage tanks are important industrial structures that must continue their performance under severe earthquakes. The induced damages caused in the past earthquakes shows their poorly behavior of these structures. One of the most effective methods to retrofit and reduce the induced forces is to use base isolation. Friction Pendulum System called FPS has better performance compared to other base isolation systems, due to its period does not depend on the weight of the structures above it.
The aim of this paper is to investigate the effect of FPS under three different hazard level earthquakes (SLE, DBE and MCE). It is also, the impact effect due to contacting the slider with the side restrainers is investigated. For the required analysis, two different liquid storage tanks are considered and their responses are compared in Fixed, Isolated without considering impact and isolated with considering impact conditions. The obtained results show, increasing the hazard level of ground motions leads to decreasing the performance of FPS. It is also observed, compared to SLE and DBE earthquake ground motions the MCE has the maximum probability of impact. The results also show that, the impulsive mass displacement, overturning moment and base shear increases when the impact occurs, while the impact has no special effect on convective displacement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Liquid storage tanks
  • friction pendulum systems
  • earthquake
  • hazard level
  • impact effect
[1] Cooper, T.W. (1997). “A study of the performance of petroleum storage tanks during earthquakes 1933-1995.”, Report for US Department of Commerce: NIST GCR 97-720
[2] Hamdan, F.H. (2000). Seismic behaviour of cylindrical steel liquid storage tanks. Journal of Constructional steel Research, 53(3): 307-333.
[3] Chalhoub, M.S., Kelly, J.M. (1990). Shake table test of cylindrical water tanks in base-isolated structures. Journal of engineering mechanics, 116(7): 1451-1472.
[4] Zayas, V.A., Low, S.S. (1995). Application of seismic isolation to industrial tanks. ASME/JSME Proceedings of Pressure Vessels and Piping Conference, Hawaii, USA, 319: 273-286
[5] Malhotra, P.K. (1997). New method for seismic isolation of liquid storage tanks. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 26(8): 839-847.
[6] Shrimali, M.K., Jangid, R.S. (2002). Seismic response of liquid storage tanks isolated by sliding bearings. Engineering Structures, 24(7): 909-921.
[7] Shrimali, M.K., Jangid, R.S. (2002). A comparative study of performance of various isolation systems for liquid storage tanks. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 2(4): 573-591.
[8] Abalı, E., Uçkan, E. (2010). Parametric analysis of liquid storage tanks base isolated by curved surface sliding bearings. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 30(1): 21-31.
[9] Cheng, X, Jing, W., Chen, J., Zhang, X. (2017). Pounding dynamic responses of sliding base-isolated rectangular liquid-storage structure considering soil-structure interactions. Shock and Vibration, https://doi.org/10.1155/2017/8594051.
[10] Housner, G. W.; “The dynamic behavior of water tanks.”, Bulletin of the Seismology Society of America 53, No. 2. (1963) 381-387.
[11] Haroun, M.A., Housner, G.W. (1981). Seismic design of liquid storage tanks. Journal of the Technical Councils of ASCE, 107(1): 191-207.
[12] Malhotra, P.K., Wenk, T., Wieland, M. (2000). Simple procedure for seismic analysis of liquid-storage tanks. Structural Engineering International, 10(3): 197-201.
[13] Fenz, D.M., Constantinou, M.C. (2008). Development, implementation and verification of dynamic analysis models for multi-spherical sliding bearings. Technical Report MCEER-08-0018, Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research, University at Buffalo, State University of New York
[14] Somerville, P., Anderson, D., Sun, J., Punyamurthula, S., Smith, N. (1998). “Generation of ground motion time histories for performance-based seismic engineering”, Proc., 6th national Earthq. Eng. Conf., Seattle, Washington.
[15] Mortezaei, A., Zahrai, S.M. (2009). Seismic response of reinforced concrete building with viscoelastic damper under near field earthquake, Asian Journal of Civil Engineering, 9(3), 347-359.
[16] Van De Lindt, J.W., Liu, H., Symans, M.D., Shinde, J. K. (2011). Seismic performance and modeling of a half-scale base-isolated wood frame building. Journal of Earthquake Engineering, 15: 469-490