تاثير زلزله هاي حوزه نزديك بر رفتار امواج سطحي مخازن ذخيره مايعات بتني مستطيلي

Effect of Near-Fault Earthquakes on the Sloshing Behavior of Concrete Rectangular Liquid Storage Tanks

يكي از مهمترين اجزاي سامانه هاي آبرساني، مخازن ذخيره مايعات است. به هنگام وقوع زلزله، اندركنش آب و سازه در مخازن ذخيره مايعات و پديده حركت سطح آزاد سيال تاثير قابل ملاحظه‌اي بر مقادير پاسخ سازه دارد. با توجه به اهميت اثرات زلزله‌هاي حوزه نزديك و تاثير آنها بر رفتار لرزه‌اي و بارهاي وارد به سازه-ها، در اين مطالعه، نحوه حركت امواج سطحي و ارتفاع آنها در مخازن مستطيلي بتني در حالت دو بعدي تحت زلزله‌هاي حوزه دور و نزديك با استفاده از روش عددي مورد بررسي قرار گرفته است. اثر ابعاد مخزن، عمق آب و مشخصات زلزله بر حداكثر ارتفاع موج سطحي با لحاظ نمودن 9 تيپ مخزن و 10 ركورد زلزله حوزه دور و نزديك انجام مي‌گيرد. بر اساس نتايج حاصل از اين مطالعه، ميانه مقادير حداكثر ارتفاع نوسانات سطح سيال در زلزله‌هاي حوزه نزديك نسبت به حوزه دور افزايش قابل توجّهي دارد به گونه‌اي كه متوسط اين افزايش ارتفاع در مخازن به طول 20، 40 و 60 متر به ترتيب 65، 77 و 100 درصد است. همچنين با افزايش عمق سيال و عرض مخزن، ميانه حداكثر ارتفاع نوسانات به ترتيب افزايش و كاهش مي‌يابد. در مخازن تحت زلزله‌هاي حوزه دور، ارتفاع نوسانات مايع بيشترين همبستگي را با پارامتر ARIAS و در مخازن تحت زلزله‌هاي حوزه نزديك با پارامتر PGV نشان داد. با توجه به نتايج اين تحقيق مي‌توان ضرايب اصلاحي براي روابط ارائه شده در آيين‌نامه‌ها پيشنهاد داد كه اثرات زلزله هاي حوزه نزديك را در محاسبه حداكثر ارتفاع نوسانات سيال در نظر گيرند.

One of the most important components of water supply systems is the liquid storage tanks. During an earthquake, the interaction of fluid and structure in the liquid storage tanks and the sloshing phenomenon has a significant effect on the response values of the structure. Regarding the importance of the effects of near-fault earthquakes and their effect on seismic behavior and structures loads, in this study, the sloshing height and vibration of 2D concrete rectangular tanks under near- and far-field earthquakes was investigated using numerical methods. The effect of tank's dimensions, depth of water and ground motion characteristics on the maximum sloshing height was taken into account. Therefore, 9 tank models and 10 near- and far-field ground motion records were considered. The results indicated that the median values of maximum sloshing height in the near-field records are significantly higher than those related to far-field records. The average of increase of sloshing heights in tanks with lengths 20, 40 and 60 meters is 65, 77 and 100 percentage respectively. Also, with increase of fluid depth and tank width, the median of the maximum sloshing height increases and decreases respectively. In tanks, subjected to far- and near-field earthquakes, sloshing height had the highest correlation with Arias Intensity and PGV respectively. According to the results of this research, correction coefficients for the relations presented in the codes can be proposed to consider the effects of near-field earthquakes in calculating the maximum sloshing height.