انتخاب صفحه

مقدمه:

مخازن ذخیره مایعات و به ویژه مخازن مایع تأسیسات مهمی هستند که باید کاربری خود را پس از زمین لرزه های بزرگ، حفظ و نیازهای حیاتی (مانند آب آشامیدنی، آتش نشانی و غیره) پس از زلزله را رفع نمایند. این قضیه در مورد مخازن مایع زیرزمینی از اهمیت بیشتری برخوردار است که دلیل آن تنها به علت خساراتی که از لحاظ اقتصادی به آنها وارد می شود و اینکه با از بین رفتن کاربریشان ممکن است مشکلاتی بوجود آید نیست، بلکه مسألهٔ خسارات جانبی و محیط زیستی است که به علت مدفون بودن اینگونه مخازن ممکن است بر اثر خسارات وارده و رسیدگی دیرتر از موعد، خسارات محیط زیستی جبران ناپذیری به بار آید. همچنین پس از ساخت اگر خساراتی در هنگام زلزله به اینگونه مخازن وارد شود، دسترسی به آنها و تعمیر آنها بسیار مشکل یا غیر ممکن خواهد بود. آسیب پذیری اینگونه مخازن تقریباً در همهٔ زلزله های مهم قابل مشاهده می باشد. در مناطقی با لرزه های شدید زمین بسیاری از این نوع مخازن به شدت تخریب شده اند و صدمات زیادی را به بار آورده اند. به عنوان مثال، تخریب مخزن نفت در سندای ژاپن در سال ۱۹۷۸ که باعث آلوده شدن آبهای محلی شد، زلزله ۱۹۹۹ در آلاسکا و ۱۹۷۱ در سن فرناندوی کالیفرنیا مثالهای دیگری از این نوع تخریبها می باشند. تاکنون پژوهشهای بسیاری بر روی رفتار، تحلیل و طراحی لرزهای مخازن و بویژه مخازن آب هوایی در ایران انجام گرفته، اما تحقیقاتی که بر روی مخازن زمینی و زیرزمینی در ایران انجام شده است ، بسیارکم می باشد.تخریبها و صدماتی که به مخازن می رسد خود را به یکی از سه صورت زیر نمایش می دهند:

1 – کمانش کردن پوستهٔ مخزن که به علت ممان یا نیروی محوری وارد شده به سازهٔ مخزن می باشد.

 ۲- صدمه دیدن سقف مخزن به علت پدیدهٔ نوسان سطح مایع در زمانی که عمق آزاد کافی موجود نباشد.

3- صدمه دیدن قسمت لوله ها و یا بقیهٔ تجهیزات به علت عدم توانایی تحمل تغییر شکل با توجه به تغییرتخریب ناشی از کمانش معمولا در قسمت کمی بالاتر از پایهٔ مخزن و در کل محیط مخزن گسترش می یابد. تخریب اینگونه مخازن می تواند همچنین از نشستهای ناهمگون خاک و یا عدم تحمل تنش وارده توسط خاکث زیر فونداسیون و اطراف جدار ناشی شود.

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه 2

فصل اول:اهمیت وپیشینه علمی موضوع

۱ – ۱ – ۲- : استانداردهای انستیتوی مواد نفتی آمریکا و هیأت کارهای آبی آمریکا:

در استانداردهای انستیتوی مواد نفتی آمریکا و هیأت کارهای آبی آمریکا، قابل استفاده ترین روندهای طراحی برای طراحی لرزه ای مخازن ذخیره مایع آورده شده اند. استاندارد انیستیتوی مواد نفتی آمریکا فقط مربوط به مخازن ذخیره نفت و مواد نفتی و استاندارد هیأت کارهای آبی آمریکا فقط مربوط به مخازن آب می باشد. روند طراحی در این استانداردها بسیار شبیه به هم بوده و از تفاوتهای کوچکی برخوردار می باشند. برای بدست آوردن نیروهای مورد استفاده در طراحی ، هر دو استاندارد تأکید بر ماکزیمم مقدار ممان واژگونی در پایه مخزن در بحرانی ترین ترکیب بارگذاری مورد استفاده را دارند. از این لنگر برای تخمین مقاومت مخزن در برابر کمانش جدار و واژگونی مخزن استفاده می شود. مانند حالت روش قبل که مایع به دو مؤلفهٔ ضربه ای و انتقائی تقسیم می شد، در این استانداردها نیز این روند موجود بوده و نتایج به صورت زیر بدست می آیند.

۱ – ۲ – ۲ سیستم مخزن – خاکت:

در مورد مبحث اندرکنش خاکث – مخزن مایعات ، تحقیقات زیادی بر روی مخازنی که پایهٔ آنها رو زمین و اتصال آنها به زمین بصورت گردار می باشد، انجام شده است. از جملهٔ این تحقیقات، مطالعات هارون ۱۹۹۲ می باشد که در این تحقیقات توانست مدل مکانیکی مخصوص مخازن قرار گرفته روی زمین را با توجه به اصل هامیلتون بررسی کند و ماتریس تعادل را به دست آورد. در مورد موضوع تحلیل لرزه ای مخازن مایع زیرزمینی، شکل مسأله فرق می کند. با توجه به اینکه مقدار قرار گیری ارتفاع مخزن در خاک می تواند متغیر فرض شود و این مقدار متغیر حفر در خاک بر میزان سختی و میرایی مجموعه تأثیر فراوان میگذارد و روابط بسیار پیچیده می شوند. در این زمینه مطالعهٔ جامعی صورت نگرفته است و در این پایان نامه با استفاده از اصول اندرکنش سازه – خاک برای سازه ها با استفاده از کتاب اندرکنش دینامیکی سازه – خاک دکتر جان ولف[4] و مقاله ای از ایشان در زمینه بدست آوردن سختی و میرایی معادل برای پی های استوانه ای، که در این مقاله سختی و میرایی های معادل خاکث برای فونداسیون های مدفون در خاکث بدست آمده اند، روابطی برای اندرکنش خاک مخزن -مایع به دست آمده است که در فصل سوم به تفصیل در مورد آنها بحث می شود .

1-1-مساله مورد نظر وهدف ازانجام پایین نامه 4

1-2-پیشینه تحقیق 6

1-1-2-سیستم مخزن-مایع 6

1-1-2-1-روش هاوسنر 6

1-1-2-2-روش ولتوس  7

1-1-2-3-روش هارون-هاوستر 8

1-1-2-4-استانداردهای انستیتوی مواد نفتی آمریکا وهیات کارهای آبی آمریکا 10

1-1-2-5-آئین نامه بتن آمریکا 14

1-2-2-سیستم مخزن خاک 19

1-3-روش کار وتحقیق 20

فصل دوم:تئوری سیستم مخزن-مایع

۱-۲ پایه های ریاضی مسأله:

تحلیل سیستم مخازن مایع مستلزم بر در نظر گرفتن حرکات مخزن و مایع درون مخزن می باشد. فرض می شود که مایع تراکم ناپذیر و غیر لزج باشد که در نتیجه، جریان مایع در این حالت غیر چرخشی (دورانی) بوده و کل حرکات مخزن و مایع در محدود الاستیک خطی قرار بگیرند. فرض می شود که هیچگونه فضای خالی و خلاء بین مایع و جدار و همچنین مایع و پایه مخزن وجود نداشته باشد. حرکت مایع با توجه به این فرضیات بایستی مطابق توضیحات بعد در معادلهٔ لاپلاس با شرایط مرزی مناسب در طول دیواره مخزن ، کف و در سطح آزاد مایع صدق کند. بنابراین بایستی جواب معادلهٔ لاپلاس به صورت مجموع دو قسمت ضربه ای و انتقالی در نظر گرفته شود. قسمت ضربه ای در شرایط مرزی کف مخزن و دیواره ها و همچنین در شرایط فشار هیدرواستاتیکی صفر در تراز Z=H صدق می کند. این قسمت به تأثیرات ناشی از موجهای سطحی ناشی از پدیدهٔ نوسان سطح آب مربوط نمی شود. بنابراین جواب معادله در قسمت انتقالی بایستی تغییرات بین شرایط مرزی واقعی در تراز Z=H و مقدار فرض شده در قسمت ضربه ای را تصحیح کند.

2-1-پایه های ریاضی مساله 21

2-2-معادله لاپلاس 21

2-3-جزئیات تحلیلی دینامیکی 23

2-4-جواب های معادلات مروبط به مخازن باجدار صلب 25

2-5-مولفه ضربه ای 26

2-6-مولفه انتقالی 31

2-6-1-پاسخ هارمونیک 32

2-6-2-پاسخ گذر 35

2-7-ماکزیمم مقادیر فشار کل 39

2-8-نیروها وتنشهای مخزن 39

2-9-برش پایه هیدرودینامیک 40

2-10-ممان های هیدرودینامیکی پایه 43

2-11-محدود کردن رفتار مولفه ضربه ای ممان پایه 46

2-12-مخازن  باجدار انعطاف پذیر 47

2-12-1-روش ولتسوس-یانگ 48

2-12-1-1-مولفه فشار ضربه ای پاسخ 48

2-12-1-2-ارتباط بین روابط برای مخازن باجدار صلب ومخازن باجدار انعطاف پذیر 49

2-12-1-3-مقایسه فشارهای جدار برای مخازن باجدار صلب ومخازن باجدار انعطاف پذیر 50

2-12-1-4-مقایسه بین برش پایه وممان ها برای مخازن باجدار صلب وانعطاف پذیر 52

2-12-1-5-تصحیح روابط برای مخازن بلند وباریک 54

2-12-1-6-فرکانس اصلی ارتعاشی سیستم مخزن-مایع 55

اندرکنش لرزه ای سازه-خاک با استفاده از روش زیر مجموعه ها

اندرکنش لرزه ای سازه-خاک با استفاده از روش زیر مجموعه ها

فصل سوم:اندرکنش مخزن-خاک

۱-۳ – ۲ اندرکنش مخزن – خاکت با استفاده از روابط تعادل دینامیکی :

مخزن آب به صورت استوانه ای به شعاع T در نظر گرفته می شود که تا ارتفاع e در خاک قرار گرفته است.این مخزن تحت تأثیر زلزله با فرکانس تحریک O در راستای افقی قرار گرفته است. مقدار جابجایی خاک ناشی از تحریک، us در نظر گرفته می شود. می توان مخزن و خاک و اندرکنش آنها را به صورت یکسری فنر و میراگر مدلسازی کرد که این فنر و میراگرها هم در جهت رفت و برگشتی و هم چرخشی به کار گرفته می شوند. موقعیت این فنرو میراگر با توجه به ارتفاع خاک دور مخزن تغییر می کند. برای بدست آوردن سیستم کلی می توان آب درون مخزن را نیز به صورت جرم های ضربه ای و انتقالی معادل در نظر گرفت و اثرات آنها را با اتصال به مخزن در نظر گرفت. همانطور که می دانیم اتصال جرم ضربه ای به مخزن به صورت صلب بوده و این جرم با مخزن به صورت یک پارچه حرکت می کند. جرم های انتقالی نیز با توجه به تعداد مودهای در نظر گرفته شده تعیین می شوند. این جرم ها را می توان با فنرهایی به سختی از K , = 47 fm به بدنهٔ مخزن متصل کرد. بدین منظور بایستی جرمهای آب درون مخزن، چه قسمت ضربه ای و چه قسمت انتقالی و همچنین ارتفاع مؤثر آنها مشخص شود. می توان از سیستم پیشنهادی معادل (شکل A) برای نوشتن روابط تعادل دینامیکی استفاده کرد . حال برای حل مسأله، با توجه به مقدار حفر مخزن در خاک، یک مقدار خروج از مرکزیت برای فنر و میراگر ناشی از اندرکنش خاک – سازه مطابق با شکل فوق به وجود می آید که مقادیر آنها به صورت زیر می باشند

3-1-اندرکنش سازه-خاک 59

1-3-1-روش عمومی 59

1-3-2-اندرکنش مخزن-خاک بااستفاده از روابط تعادل دینامیکی 71

3-1-3-معادلات حرکت سیستم 75

توزیع شعاعی تغییرمکانها سه مود اول

توزیع شعاعی تغییرمکانها سه مود اول

فصل چهارم:مدلسازی

4-1-مدلسازی 79

4-1-1-المان PLANE-82ا 81

4-1-1-1-اطلاعات ورودی وخروجی برای المان PLANE-82ا  81

4-2-1-المانFLUID29ا     83

4-2-1-1-اطلاعات ورودی وخروجی المان FLUID29ا    83

4-2-نحوه مدلسازی 85

4-3-مدلهای بررسی شده 89

توزیع شعاعی مولفه ضربه ای فشار هیدرودینامیک برروی کف مخزن

توزیع شعاعی مولفه ضربه ای فشار هیدرودینامیک برروی کف مخزن

فصل پنجم:نتیجه گیری وپیشنهادات

5-1-بحث ونتیجه گیری 104

5-2-پیشنهادات 106

پیوست1      107

مراجع 108

توزیع فشار هیدرودینامیکی ضربه ای

توزیع فشار هیدرودینامیکی ضربه ای

فهرست شکلها

1-1-ملد دینامیکی مخزن-مایع 10

1-2-مدل مکانیکی سیستم درآیین نامه بتن آمریکا 15

1-3-نواحی لرزه ای آمریکا 18

2-1-مشخصات هندسی مخزن-مابع درحالت عمومی 23

2-2-توزیع فشار هیدرودینامیکی ضربه ای 29

2-3-توزیع شعاعی تغییر مکان ها سه مود اول 31

2-4-توزیع درراستای ارتفاع مخزن 33

2-5-طیف طرح زلزله یا ماکزیمم شتاب 38

2-6-مولفه های جرم ضربه ای وانتقالی مایع 41

2-7-ارتفاع های جرم های مولفه ضربه ای وانتقالی 45

2-8-توزیع شعاعی مولفه ضربه ای فشار هیدرودینامیک برروی کف مخزن  45

2-9-توزیع فشار برای مودهای ارتعاشی چند مخزن فلزی انعطاف پذیر 51

2-10-مقایسه بین برش پایه وممان ها برای مخازن باجدار صلب وانعطاف پذیر 52

2-11-مقایسه بین برش پایه وممان ها برای مخازن باجدار صلب وانعطاف پذیر 53

2-12-مقایسه بین برش پایه وممان ها برای مخازن باجدار صلب وانعطاف پذیر 54

2-13-مقادیر وتوزیع ضریب COا 57

3-1-پاسخ لرزه ای سازه بنا شده روی صخره وروی خاک 61

3-2-مدلسازی خاک جوار سازه 62

3-3-اندرکنش لرزه ای سازه-خاک یا با استفاده از روش زیرمجموعه ها 63

3-4-بالا (سیستم سازه-خاک) راست(زیرمجموعه های معرفی شده) 65

3-5-رابطه مارتیس سختی دینامیکی برای سیستم های مختلف خاک برای تحریک زلزله یکسان 67

3-6-مفهوم فیزیکی معادلات حرکت برای تغییر مکان کل 70

3-7-مدل جرم-فنر-میراگر برای مخازن مایع مدفون درخاک 71

3-8-مدل پیشنهادی 72

3-9-سیلندر صلب مدفون درمحیط نیمه بی نهایت همگن 76

3-10-مدل جرم-میراگر برای سیلندر صلب مدفون درمحیط نیمه بینهایت 77

4-1-المانPLANE82ا 81

4-2-المانFLUID29ا     83

4-3-مدلسازی اندرکنش 84

4-4-وارد کردن مشخصات ونوع المانها 85

4-5-مدل ساخته شده 86

4-6-وارد کردن مشخصات مواد 87

4-7-مشبندی مدل 87

4-8-مدل ساخته شده 88

4-9-ابعاد مدلهای بررسی شده 89

4-10-توزیع فشار هیدرودینامیک درمخزن 93

4-11-توزیع فشار هیدرودینامیک درمخزن 94

4-12-توزیع فشار هیدرودینامیک درمخزن 95

4-13-توزیع فشار هیدرودینامیک درمخزن 96

فهرست جداول

1-1-ضرایب موجود در آیین نامه بتن آمریکا 18

1-2-ضریب توزیع جرم و ارتفاع موثرفشار هیدرودینامیک ضربه ای 30

2-2-ضریب توزیع جرم ها وارتفاع های موثر جرم انتقالی 42

2-3-مقادیر وتوزیع COا 58

3-1-مقادیرجرم سختی ومیرایی مربوط به مدل 77

4-1-اطلاعات ورودی وخروجی برای المان Plane 82ا 82

4-2-اطلاعات ورودی وخروجی المان Fluid29ا  85

4-3-مشخصات ورودی برای خاک 89

4-4-مشخصات ورودی برای خاک 90

4-5-مشخصات ورودی برای مدل 91

4-6-مقادیر فشارهای هیدرودینامیک بدست آمده ازمدلها 98

4-7-مقادیر فشارهای هیدرودینامیک بدست آمده ازتئوری 102

فهرست ضمیمه

1-مدل اول-فشار هیدرودینامیک –(صخره)

2- مدل اول-فشار هیدرودینامیک –(خاک نوع اول)

3- مدل اول-فشار هیدرودینامیک –(خاک نوع دوم)

4- مدل اول-فشار هیدرودینامیک –(خاک نوع سوم)

5- مدل اول-فشار هیدرودینامیک –(خاک نوع چهارم)

6-مدل دوم-فشار هیدرودینامیک-(صخره)

7- مدل دوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع اول)

8- مدل دوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع دوم)

9- مدل دوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع سوم)

10- مدل دوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع چهارم)

11-مدل سوم-فشار هیدرودینامیک-(صخره)

12- مدل سوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع اول)

13- مدل سوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع دوم)

14- مدل سوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع سوم)

15- مدل سوم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع چهارم)

16-مدل چهارم-فشار هیدرودینامیک-(صخره)

17- مدل چهارم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع اول)

18- مدل چهارم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع دوم)

19- مدل چهارم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع سوم)

20- مدل چهارم-فشار هیدرودینامیک-(خاک نوع چهارم)

21-مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

22- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

23- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

24- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)

25-مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

26- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

27- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

28- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)

29-مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع اول)

30- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع دوم)

31- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع سوم)

32- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع چهارم)

33-مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

34- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

35- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

36- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)

37-مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

38- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

39- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

40- مدل اول-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)

41-مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

42- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

43- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

44- مدل دوم-تغییرمکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)

45-مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع اول)

46- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع دوم)

47- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع سوم)

48- مدل سوم-تغییرمکان درجهتY-(خاک نوع چهارم)

49-مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع اول)

50- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع دوم)

51- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع سوم)

52- مدل چهارم-تغییر مکان درجهت Y-(خاک نوع چهارم)


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید