پایان نامه بررسی رفتار لرزه‌ای مخازن هوایی بتنی استوانه‌ای برای شکل‌های مختلف مخزن با احتساب اندرکنش آب و سازه

پایان نامه بررسی رفتار لرزه‌ای مخازن هوایی بتنی استوانه‌ای برای شکل‌های مختلف مخزن با احتساب اندرکنش آب و سازه
سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد“M.Sc” مهندسی عمران- سازه های هیدرولیکی

در این تحقیق به بررسی تغییرات پارامترهای لرزه‌ای ناشی از تحلیل‌های دینامیکی بر روی مخازن هوایی بتنی آب پرداخته شده است وقتی که مخزن آب با ابعاد هندسی مختلف و حجم یکسان طراحی شده باشد. بعلاوه رفتار مخازن در ابعاد یکسان و سطوح آب مختلف نیز بررسی شده است. برای این منظور یک مدل مخزن هوایی بتنی با پایه مرکزی، بر اساس نمونه موردی ساخته شده در شهر رشت، مدل‌سازی و سایر مدل‌‌ها بر اساس آن توسعه داده شده است. سپس مدل‌های مورد مطالعه تحت تحلیل‌های طیفی و دینامیکی خطی و غیرخطی قرار گرفت. ابتدا اهمیت ساخت و نگهداری مخازن هوایی آب، به گونه‌ای که تحت زمین‌لرزه‌های نسبتاً شدید دچار آسیب نشوند و به سرویس‌دهی خود ادامه دهند، پرداخته شده است. در ادامه نمونه‌هایی از مطالعات و تحقیقات صورت گرفته در زمینه رفتار لرزه‌ای مخازن هوایی و زمینی برای بهبود عملکرد لرزه‌ای آنها و نیز اصلاح آیین‌نامه‌های طراحی معرفی شد. همچنین معادلات حاکم بر سیستم اندرکنش سیال و سازه با توجه به رفتار لرزه‌ای مخازن هوایی معرفی و روش‌های مختلف برخورد با حل این معادلات اعم از روش‌های ریاضی دقیق و روش‌های معادل تقریبی ارائه شد. در نهایت به بررسی عددی این معادلات در مخازن هوایی آب با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود پرداخته شده است. در این تحقیق پارامترهایی همچون تناوب اصلی سازه‌ای و نوسانی آب، برش پایه، لنگر واژگونی، تغییرمکان سازه، تلاطم آب و درصد مشارکت مودها برای ارزیابی رفتار مخازن هوایی مورد توجه بوده‌اند. در نهایت تلاش شده است تا با مقایسه پاسخ‌های مختلف، عملکرد بهینه و مناسب به ازای ابعاد هندسی مختلف ممکن برای طراحی پیشنهاد گردد. خلاصه ای از نتایج 1- بیشترین مقدار تناوب نوسانی برای مخزن با کم‌ترین نسبت (پهن‌ترین مخزن) رخ می‌دهد که البته کیفیت این تغییرات با منحنی تغییرات وزن سازه‌ها مطابقت دارد. همچنین زمان تناوب نوسانی برای آب داخل مخزن بیش از آنکه به وزن سازه بستگی داشته باشد، به میزان سطح آزاد آب مخزن وابسته است و برای مخازن پهن‌تر که دارای امکان تلاطم بیشتری هستند، این مقدار عددی بزرگ‌تر را خواهد داشت. 2- با افزایش نسبت ، تناوب ضربانی (سازه‌ای) افزایش می‌یابد. علت این امر در آن است که افزایش این نسبت سبب افزایش ارتفاع مرکز جرم سازه شده و سختی آن را کاهش می‌دهد. این روند افزایشی هم برای مدل‌هایی با هندسه‌‌های مختلف و هم برای مدل‌هایی با سطح تراز آب مختلف بر قرار است. 3- با انجام تحلیل طیفی بر روی مدل‌ها مشاهده می‌شود که برای مخازن با ابعاد هندسی مختلف، هر چه نسبت بیشتر باشد، مجموع مشارکت مودهای سازه‌ای و نوسانی در آن کاسته می‌شود. بعلاوه در حالت کلی مقدار درصد مشارکت مود سازه‌ای بیشتر از درصد مشارکت مود نوسانی بوده است. اما برای مخازن با سطح تراز مختلف آّب، با افزایش نسبت درصد مشارکت مودی افزایش می‌یابد. 4- افزایش نسبت ، مقدار ضرایب ، که به عنوان ضریب میرایی جرمی مطرح است، دارای روندی کاهشی و مقدار ضریب ، که به عنوان ضریب میرایی سختی مطرح است، دارای روندی افزایشی است. به عبارت دیگر، هر چه نسبت در مخزن افزایش می-یابد، و یا به عبارتی سازه مخزن پهن‌تر می‌شود، میزان عناصر مستهلک کننده سختی نقش مهم‌تری در مقایسه با عناصر مستهلک کننده وابسته به جرم سازه دارند. 5- با انجام تحلیل‌های دینامیکی تاریخچه زمانی بر روی مدل‌ها مشاهده شد که تغییر صورت گرفته در پاسخ دینامیکی مخازن همچون برش پایه، لنگر واژگونی و تغییرمکان افقی به ازای افزایش نسبت ، برای مدل‌های با ابعاد هندسی مختلف، دارای روندی صعودی است. این روند به ازای مقادیر کوچکتر از دارای روندی نامحسوس و تا حدودی بدون تغییر است، در حالی که به ازای کاملاً قابل توجه است. این در حالی لست که وزن این مدل‌ها به ازای افزایش دارای روندی کاهشی بوده است. 6- در مورد مخازن با سطح تراز آب مختلف مشاهده می‌شود که با افزایش ، برش پایه و لنگر واژگونی، به واسطه افزایش جرم مخزن، افزایش می‌یابند، با این توضیح که شدت این افزایش برای نسبت‌های کمتر و برای محدوده ، (مخزن نیمه پر تا نزدیک به پر)، متناسب با وزن مخزن افزایش می‌یابند. اما در مورد پاسخ تغییرمکان افقی چنین نیست. در حالت کلی به نظر می‌رسد با افزایش نسبت ، پاسخ تغییرمکان افقی مخزن روندی افزایشی دارد. با این توضیح که در مقدارهای (مخزن نیمه پر) و (مخزن کاملاً پر)، یک روند کاهشی شدیدتر به طور استثنا رخ می‌دهد. 7- بیشینه تغییرمکان سازه به ازای مخزن کاملاً پر بروز نداده است. بلکه به طور مشخص به ازای حجم آب مخزن نیمه پر و مخزن کاملاً پر پاسخ‌ها مقدار کمتری را نشان می‌دهند. 8- در حالت کلی مشاهده می‌شود که با افزایش نسبت و در واقع افزایش عمق آب در مخزن، میزان نوسانات سطح آب افزایش می‌یابد. 9- در بررسی تاریخچه زمانی پاسخ‌ها مشاهده می‌شود که در زمان‌های انتهایی زلزله نیز پاسخ‌ها مقادیر قابل توجهی را دارا می‌باشند. همچنین مشاهده می‌شود که در مخازن با نسبت بزرگ‌تر، بیشترین مقدار پاسخ در محدوده محتوای فرکانس موثر زلزله رخ داده است. 10- پاسخ‌ها برای مخزنی با %25 پرشدگی دارای مقادیر بیشتری نسبت به مخزن پر و مخزن نیمه پر (%62.5 پرشدگی) هستند. این نکته‌ای است که بایستی در طراحی مخازن در نظر گرفته شود. همچنین مشاهده می‌شود که رفتار آب درون مخزن، به علت داشتن حرکات نوسانی با تناوبی بیشتر از تناوب سازه، زمان وقوع پاسخ‌های بیشینه را به تأخیر می‌اندازد. 11- نتایج حاصل تحلیل دینامیکی خطی و غیرخطی بر روی یک مدل، که مشابه مخزن آب ساخته شده در شهر رشت است، نشان می‌دهد که به ازای زلزله‌ای با PGA شتاب مبنای طرح آیین‌نامه زلزله ایران، سازه مخزن وارد رفتار غیرخطی مصالح نمی-گردد. 12- نتایج حاصل از تحلیل به ازای سه تحریک لرزه‌ای با PGA های فزاینده به طور کاملاً متناسبی افزایش می‌یابد. این مسئله موکد آن است که رفتار دینامیکی در مخازن، حتی در مورد نوسان سطح آب، به شدت به محتوای فرکانسی تحریک اعمال شده بستگی دارد و بزرگی زلزله فقط سبب افزایش مقدار پاسخ‌ها می‌گردد.
مهندسی عمران- سازه های هیدرولیکی

مقطع : کارشناسی ارشد

فرمت :pdf
تعداد صفحه :30

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند