رفتار لرزه‌ای مخازن ذخیره مایعات در هنگام وقوع زلزله، با توجه به حیاتی یا خطرزا بودن محتویات آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار میباشد و تجربیات زلزله‌های گذشته نشان از آسیبهای گوناگون وارد بر مخازن دارند.
یکی از روشهای بهبود رفتار لرزه‌ای سازه‌ها، جداسازی لرزه‌ای میباشد. این روش عبارت است از نصب مکانیزمهایی که سازه یا اجزای آن را از حرکات زمین یا تکیه‌گاه تا حدی جدا می نمایند. در این روش با نرم نمودن مود اصلی سیستم، انرژی ورودی و نیروهای وارد به سازه کاهش یافته، ولی تغییر مکانهای آن افزایش میابد. افزایش میرایی سیستم، علاوه بر کنترل این تغییر مکانها، می‌تواند موجب کاهش مضاعف نیروهای وارد بر سازه گردد. استفاده از روش جداسازی لرزه‌ای در مورد مخازن ذخیره مایعات نیز، طی سالهای اخیر مورد توجه زیادی واقع شده است. تحقیقات صورت پذیرفته در این خصوص بیانگر تأثیر قابل توجه این روش در کاهش نیروهای وارد بر مخازن می‌باشند. همچنین این تحقیقات نشانگر افزایش دامنه تموج در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده نسبت به مخازن با پایه ثابت می‌باشند. تیغه‌های میراگر به عنوان ابزاری شناخته شده برای تأمین میرایی در مخازن متحرک می‌باشند اما در مورد امکان استفاده از آنها در مخازن ذخیره مایعات که تحت تحریک زلزله دارای ماهیت حرکتی می‌باشند جای سؤال است. تیغه‌های فوق همواره با اشکال گوناگون در مخازن متحرک مختلف از جمله مخازن حمل مایعات، مخازن سوخت اتومبیلها و هواپیماها و پرتابه‌ها برای کنترل نوسانات مایع مورد استفاده بوده‌اند.
با توجه به مطالب بیان شده، در این تحقیق سعی شده است به دو سؤال زیر پاسخ داده شود:
- تأثیر تیغه های میراگر در مخازن استوانه ای ذخیره مایعات تحت اثر زلزله چگونه می باشد؟
- ایا تیغه های میراگر در مخازن ذخیره استوانه ای جداسازی لرزه ای شده، می توانند به افزایش میرایی سیستم و بخصوص مود جداسازی آن کمک نمایند؟ همچنین تأثیر تیغه ها در کاهش دامنه تموج در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده تا چه میزان میباشد؟
بنابراین در این تحقیق ابتدا میرایی تموج حاصل از وجود تیغه‌ها با استفاده از معادله پتانسیل سرعت بسط داده شده است، بگونه‌ای که در کلیه مخازن کاربرد داشته باشد. روابط فوق با استفاده از آزمایشهای انجام شده بر یک مخزن مدل با استفاده از میز لرزان در آزمایشگاه پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله صحه‌گذاری گردیدند. سپس با استفاده از مدلهای مکانیکی مخازن، میزان میرایی حاصل از تیغه‌ها و تأثیر آنها بر پاسخهای لرزه‌ای در طیف وسیعی از مخازن و بر اثر زلزله‌های گوناگون، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این بررسی علاوه بر مخازن با پایه ثابت شامل مخازن جداسازی شده نیز میگردد. همچنین مدل دینامیکی ساده‌ای از مخازن که توزیع فشارهای هیدرودینامیکی در ارتفاع را علاوه بر انعطافپذیری مخزن مدلسازی نماید، پیشنهاد گردیده است. نتایج تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که تیغه‌ها در مخازن ذخیره استوانه‌ای تأثیر قابل توجهی بر کاهش دامنه تموج دارند که تأثیر آنها در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده بیشتر میباشد. همچنین تیغه ها باعث کاهش تغییر مکان پایه در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده میگردند. با تحلیلهایی که بر مخازن مختلف تحت اثر زلزله‌های متفاوت و با فرضهای منطقی در مورد تیغه‌های رینگی انجام شدند، نشان داده شد که در حالیکه استفاده از تیغه ها در مخازن با پایه ثابت تاثیر زیادی بر برش پایه ندارد، در مخازن جداسازی شده استفاده از تیغه های رینگی می‌تواند باعث کاهش آن تا بیش از ۶% بطور متوسط گردد. همچنین می توان دید که جداسازی لرزه ای باعث کاهش برش پایه تا ۷۰% نسبت به مخازن با پایه ثابت می گردد. تیغه های رینگی فرض گردیده می توانند باعث کاهشی تا حدود ۳۰% در ارتفاع تموج در هر دو حالت جداسازی شده و با پایه ثابت گردند. در مجموع باتیغه های رینگی مفروض، کاهشی معادل ۶% بطور متوسط در تغییر مکان پایه در حالت جداسازی شده می‌توان ایجاد نمود. همچنین نشان داده شده است که زلزله‌های حوزه نزدیک به علت نزدیکی محتوای فرکانسی غالب آنها به فرکانس تشدید تموج در اغلب مخازن باعث ایجاد دامنه تموج بزرگتر و در نتیجه میرایی بیشتر نسبت به زلزله‌های حوزه دور میگردند.
بهبود عملکرد لرزه‌ای مخازن جداسازی لرزه‌ای‌شده با استفاده از تیغه‌های میراگر/ملکی عباس
/توسط Arash Eslamiرفتار لرزه‌ای مخازن ذخیره مایعات در هنگام وقوع زلزله، با توجه به حیاتی یا خطرزا بودن محتویات آنها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار میباشد و تجربیات زلزله‌های گذشته نشان از آسیبهای گوناگون وارد بر مخازن دارند.
یکی از روشهای بهبود رفتار لرزه‌ای سازه‌ها، جداسازی لرزه‌ای میباشد. این روش عبارت است از نصب مکانیزمهایی که سازه یا اجزای آن را از حرکات زمین یا تکیه‌گاه تا حدی جدا می نمایند. در این روش با نرم نمودن مود اصلی سیستم، انرژی ورودی و نیروهای وارد به سازه کاهش یافته، ولی تغییر مکانهای آن افزایش میابد. افزایش میرایی سیستم، علاوه بر کنترل این تغییر مکانها، می‌تواند موجب کاهش مضاعف نیروهای وارد بر سازه گردد. استفاده از روش جداسازی لرزه‌ای در مورد مخازن ذخیره مایعات نیز، طی سالهای اخیر مورد توجه زیادی واقع شده است. تحقیقات صورت پذیرفته در این خصوص بیانگر تأثیر قابل توجه این روش در کاهش نیروهای وارد بر مخازن می‌باشند. همچنین این تحقیقات نشانگر افزایش دامنه تموج در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده نسبت به مخازن با پایه ثابت می‌باشند. تیغه‌های میراگر به عنوان ابزاری شناخته شده برای تأمین میرایی در مخازن متحرک می‌باشند اما در مورد امکان استفاده از آنها در مخازن ذخیره مایعات که تحت تحریک زلزله دارای ماهیت حرکتی می‌باشند جای سؤال است. تیغه‌های فوق همواره با اشکال گوناگون در مخازن متحرک مختلف از جمله مخازن حمل مایعات، مخازن سوخت اتومبیلها و هواپیماها و پرتابه‌ها برای کنترل نوسانات مایع مورد استفاده بوده‌اند.
با توجه به مطالب بیان شده، در این تحقیق سعی شده است به دو سؤال زیر پاسخ داده شود:
بنابراین در این تحقیق ابتدا میرایی تموج حاصل از وجود تیغه‌ها با استفاده از معادله پتانسیل سرعت بسط داده شده است، بگونه‌ای که در کلیه مخازن کاربرد داشته باشد. روابط فوق با استفاده از آزمایشهای انجام شده بر یک مخزن مدل با استفاده از میز لرزان در آزمایشگاه پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله صحه‌گذاری گردیدند. سپس با استفاده از مدلهای مکانیکی مخازن، میزان میرایی حاصل از تیغه‌ها و تأثیر آنها بر پاسخهای لرزه‌ای در طیف وسیعی از مخازن و بر اثر زلزله‌های گوناگون، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این بررسی علاوه بر مخازن با پایه ثابت شامل مخازن جداسازی شده نیز میگردد. همچنین مدل دینامیکی ساده‌ای از مخازن که توزیع فشارهای هیدرودینامیکی در ارتفاع را علاوه بر انعطافپذیری مخزن مدلسازی نماید، پیشنهاد گردیده است. نتایج تحلیلهای انجام شده حاکی از آن است که تیغه‌ها در مخازن ذخیره استوانه‌ای تأثیر قابل توجهی بر کاهش دامنه تموج دارند که تأثیر آنها در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده بیشتر میباشد. همچنین تیغه ها باعث کاهش تغییر مکان پایه در مخازن جداسازی لرزه‌ای شده میگردند. با تحلیلهایی که بر مخازن مختلف تحت اثر زلزله‌های متفاوت و با فرضهای منطقی در مورد تیغه‌های رینگی انجام شدند، نشان داده شد که در حالیکه استفاده از تیغه ها در مخازن با پایه ثابت تاثیر زیادی بر برش پایه ندارد، در مخازن جداسازی شده استفاده از تیغه های رینگی می‌تواند باعث کاهش آن تا بیش از ۶% بطور متوسط گردد. همچنین می توان دید که جداسازی لرزه ای باعث کاهش برش پایه تا ۷۰% نسبت به مخازن با پایه ثابت می گردد. تیغه های رینگی فرض گردیده می توانند باعث کاهشی تا حدود ۳۰% در ارتفاع تموج در هر دو حالت جداسازی شده و با پایه ثابت گردند. در مجموع باتیغه های رینگی مفروض، کاهشی معادل ۶% بطور متوسط در تغییر مکان پایه در حالت جداسازی شده می‌توان ایجاد نمود. همچنین نشان داده شده است که زلزله‌های حوزه نزدیک به علت نزدیکی محتوای فرکانسی غالب آنها به فرکانس تشدید تموج در اغلب مخازن باعث ایجاد دامنه تموج بزرگتر و در نتیجه میرایی بیشتر نسبت به زلزله‌های حوزه دور میگردند.