تحليل و بررسي عددي و آزمايشگاهي عملكرد لرزه اي مخازن بتن پي شتنيده استوانه اي تحت اثر نوسانات آب با استفاده از ميزلرزه

An experimental and numerical study on seismic performance of cylindrical prestressed containment vessels

مخازن بتن پيش تنيده معمولا براي ذخيره احجام بالاي آب يا مايعات ديگر به كار مي روند. مخازن بتن پيش تنيده آب در سيستم هاي آتش نشاني وتصفيه آب به كار گرفته مي شود. در اين مقاله پاسخ هاي لرزه اي مخازن بتن پيش تنيده استوانه اي تحت اثر بار زلزله موردبررسي قرارگرفته است. مجموعه اي از تحليل هاي ديناميكي صريح براي بررسي تاثير پديده نوسانات آب به منظور مطالعه اثرات آن بر رفتار مخزن بتن پيش تنيده با استفاده از نرم افزار ABAQUS انجام شده است. آزمايش ميز لرزه نيز به منظور صحت سنجي تحليل عددي انجام شده است. بدين منظور مخزن بتن پيش تنيده استوانه اي بر روي ميز لرزه موجود در آزمايشگاه ميز لرزان دانشگاه صنعتي امير كبير قرار گرفته و رفتار لرزه اي آن تحت تحريكات لرزه اي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. براي اطمينان بيشتر روش عددي مورد استفاده با ديگر مطالعات معتبر در اين زمينه مقايشه و اعتبار سنجي شد. مطالعات پارامتريك بر روي مدل هاي عددي با نسبت هاي شعاع مختلف به ارتفاع آب (R / H) صورت گرفت. شتاب ركوردهاي زلزله السنترو و طبس به عنوان تحريكات لرزه اي در مدل هاي عددي استفاده شده اند. مقايسه نتايج تجربي و نظري با نتايج عددي يك سازگاري منطقي بين آن ها را نشان مي دهد. مدل مصالح بر پايه معادلات حالت در كنار روش تحليلي اويلري-لاگرانژي با قابليت سازگاري مش بندي در طول تحليل (ALE) قدرت فوق العاده اي در شبيه سازي نوسانات سطحي مايع دارد. اثرات تحريك لرزه اي بر افت پيش تنيدگي كابل ها در مخازن رو باز در محدوده مورد بررسي قابل چشم پوشي مي باشد.

Prestressed cylindrical tanks are commonly utilized to store the large volume of water or other various fluids. The prestressed water tanks are used as a part of the fire-fighting system or water refinery process. In this article, the seismic responses of the prestressed concrete cylindrical tanks are investigated under earthquake inputs. A series of dynamic-explicit analyses are performed to study water sloshing phenomena effects on the prestressed concrete tank behavior using ABAQUS software. A shaking table test program is conducted to validate the numerical analysis. A cylindrical prestressed concrete tank was constructed and subjected to several seismic records. In addition, the numerical analysis capability to simulate the sloshing waves is verified using other research results. Several numerical models are prepared with different radius to water height ratios (R/H). The recorded El-Centro and Tabas accelerations are employed as seismic excitations in the numerical models. Comparisons of the experimental and numerical results demonstrate a reasonable agreement between them. The numerical analysis results demonstrates that the Arbitrary Eulerian-Lagrangian analysis method has a considerable capability to simulate the water sloshing. The seismic excitation effect on the tendons prestress loss is negligible in the investigated numerical models.