بررسي آسيب پذيري لرزه‌اي دودكشهاي نيروگاهي، مطالعه موردي: دودكش نيروگاه توس مشهد

Seismic Vulnerability of Special Structures: A Case Study of Toos Power Plant Stack

بررسي عملكرد لرزه‌اي سازه هاي موجود، يكي از مسائل مطرح در زمينه مهندسي زلزله، به ويژه در كشور ماست. برخي از سازه‌هاي با اهميت زياد، داراي قدمت قابل ملاحظه‌اي بوده و در نتيجه ممكن است از نظر لرزه‌اي داراي مقاومت و يا شكل پذيري مورد نياز در مقابل زلزله هاي مورد انتظار نباشند. اين گونه سازه‌هاي بايد به منظور تحمل بارهاي لرزه‌اي محتمل، مورد بررسي قرار گيرند. بدين منظور ابتدا مدل سازه‌اي تهيه شده و سپس بر مبناي مطالعات لرزه خيزي ويا پيشنهادهاي آيين نامه‌اي، مقدار مناسبي براي پارامترهاي طراحي يا كنترلي (نظير شتاب ) انتخاب مي‌شود. گام بعد تعريف شاخصهايي به منظور كمي كردن خرابيهاي سازه‌اي است. سپس تحليل ديناميكي غير خطي انجام گرفته و شاخصهاي خرابي تعيين مي‌شوند. اغلب اين شاخصها بر پايه محاسبه تغيير مكان بيشينه هنگام زلزله، ظرفيت تغيير مكان (حاصل از تحليل بار جانبي افزاينده) و انرژي تلف شده در چرخه‌هاي ناشي از حركت تناوبي سازه‌ است. در مقاله حاضر، سازه دودكش نيروگاهي (واقع در مشهد) براي چندين سطح تراز شتاب (PGA) و از جمله سطوح مربوط به دوره هاي بازگشت 75، 500، 1000 و 2500 ساله مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. ارتفاع دود كش برابر 100 متر و قطر خارجي آن 10 متر است. در تحليل ديناميكي غيرخطي از چندين ركورد زلزله استفاده شده است. شاخص خرابي پارك ـ انگ كه در نرم افزار IDARC ملحوظ شده و يك‌ مدل مناسب براي سازه‌هاي بتني است، مورد استفاده قرار گرفته است. روند ارائه شده بر مبناي استفاده از المانهاي تير ستون براي تحليل ديناميكي غير خطي و تحليل خرابي منجر به نتايج گسترده‌اي در خصوص شناخت رفتار واقعي سازه بر اساس يك تحليل منطقي است.

The assessment of seismic performance of existing structures is becoming an important problem in earthquake engineering. Some important ructures are considerably old and, therefore, their strengths and ductilities are less than strength and ductility demands because of changes in codes and design methodologies. Such structures must be strengthened to resist future earthquakes. First, a structural model must be developed and then, based on seismic hazard and seismic risk analysis or code quantities, the design (or control) parameters can be determined. The next step is defining the damage indices in order to quantify the structural damage. Then the nonlinear dynamic analysis is carried out and damage indices are calculated. In the present paper, a power plant stack (located in Mashhad) is investigated for some levels of peak ground acceleration (PGA) considering return periods of 75, 500, 1000, and 2500 year. The height of stack is 100 m and the external diameter of the structure is 10 m. Several records are used for nonlinear dynamic analysis. It has been used from Park-Ang damage index that is a suitable model for concrete structures and has been considered in IDARC. It is clear that nonlinear dynamic analysis is necessary for the seismic vulnerability of existing structures. Special structures such stacks can be modeled with some 2-D or 3-D elements. However, the beam-column element is a proper model for special structures such as chimneys, considering calculation cost.