اثر مولفه قائم زلزله بر مخازن بتنی با دیواره انعطاف پذیر به روش ترکیبی المان محدود و هیدرودینامیک ذرات هموار

در این مطالعه به بررسی رفتار لرزه‌ای مخازن سیال بتنی مستطیلی پرداخته شده و اهمیت اثر مولفه قائم زلزله بر پاسخ تلاطم و پاسخ سازه بررسی گردید؛ دیواره‌ها انعطاف‌پذیر در نظر گرفته شده و اثر پارامتر ضخامت دیواره نیز مورد بررسی قرار گرفت. در این مقاله سازه مخزن به روش المان محدود و محیط سیال به روش هیدرودینامیک ذرات هموار، که یک روش بدون مش و دارای مزایای زیادی نسبت به روش‌های سنتی بر پایه مش است، مدل‌سازی گردید. به منظور صحت‌سنجی، درستی مدل‌سازی با نتایج آزمایشگاهی و عددی معتبر موجود مقایسه شد. تحلیل‌ها تحت رکوردهای افقی با پریودهای غالب در محدوده‌های مختلف یک بار با در نظر گیری مولفه قائم و بار دیگر بدون در نظر گیری آن انجام شدند و پارامترهای ارتفاع تلاطم، برش پایه، نیرو در عرض واحد و جابه‌جایی دیواره برای مقایسه به‌دست آورده شدند. نتایج نشان دادند که در نظر گیری مولفه قائم در تحلیل، اثر به‌نسبت ناچیزی بر روی پاسخ تلاطم دارد اما اثر آن بر روی پاسخ سازه بسیار زیاد است، در عین حال حداکثر تلاطم در تحلیل تحت رکورد افقی با پریود غالب بالا مشاهده می‌شود. مخازن با ضخامت متفاوت یا به عبارت دیگر انعطاف‌پذیری متفاوت دیواره‌ها، پاسخ تلاطم و پاسخ سازه بسیار متفاوتی از هم نشان دادند. همچنین اثر انعطاف‌پذیری دیواره‌های موازی با جهت اعمال زلزله بر روی پاسخ سازه مقدار قابل توجهی دارد. نتیجه‌گیری می‌شود که اثر مولفه قائم و انعطاف‌پذیری دیواره‌ها در تحلیل لرزهای مخازن باید در نظر گرفته شود.

Effect of Vertical Component of Earthquake on Concrete Storage Tanks with Flexible Walls Using Coupled Finite Element and Smoothed Particle Hydrodynamics Method

In this research, the Seismic behavior of concrete rectangular fluid tanks has been studied and the importance of the effect of the earthquake’s vertical component investigated. The structure of tank and medium of the water has been modeled using finite element and smoothed particle hydrodynamics methods respectively. The smooth particle hydrodynamics which is a meshfree method, has many advantages over other traditional gridbased methods. For verification purposes, the modeling accuracy compared with the available experimental and numerical results. The analysis ran under horizontal records with predominant periods in different ranges, once considering vertical component and another time without it. Afterward, the parameters of sloshing height base shear, force in unit width and displacement of the wall have been obtained for comparison. The results show that consideration of vertical component in analysis has a negligible effect on sloshing response but it is significant on structure’s response. Meanwhile, the maximum sloshing occurs in analysis under horizontal record with high predominant period. Tanks with different thicknesses or in other words, different flexibilities of walls, show completely different sloshing and structure response. Also considering walls that are parallel to direction of earthquake as flexible, has significant effect on response of the structure. As a result, the effect of vertical component and flexibility of walls must be considered in seismic analysis of tanks.