بهسازي لرزه‌اي مخازن هوايي استوانه‌اي ذخيره آب به كمك جداسازهاي غيرخطي با در نظر گرفتن اندركنش سيال- سازه

Improving seismic performance of elevated cylindrical water storage tanks using nonlinear isolators incorporating liquid–structure interaction

وسعت احداث مخازن هوايي به عنوان يكي از مهمترين سازه ­هاي تأمين كننده آب بهداشتي شهرها، و ضعف آنها در برابر زلزله، ضرورت تحقيق راجع به روش‌هاي نوين كنترل غير فعال اين سازه‌ها را دو چندان مي‌نمايد. از جمله فناوري هاي نوين مهندسي زلزله، طراحي جداسازهاي لرزه­اي و كاربرد آن در سازه­ هاي خاص از جمله مخازن هوايي محتوي مايع است. در تحقيقات انجام شده تاكنون بررسي خاصي بر روي كارايي اين نوع سيستم ­ها در كاهش پاسخ لرزه‌اي مخازن هوايي استوانه ­اي با در نظر گرفتن انعطاف ­پذيري پوسته انجام ‌نشده­است. در اين پژوهش با انجام تحليل ديناميكي تاريخچه زماني، عملكرد لرزه­اي يك مخزن فولادي هوايي بدون و با جداساز تحليل و نتايج با هم مقايسه شدند. بدين منظور، از دو نوع جداساز هسته­ سربي و الاستومري استفاده شده ­است. جهت نيل به اين هدف، المان­ هاي محدود با رفتار پوسته‌اي براي جداره مخزن، المان­ هاي محدود داخلي براي سيال درون مخزن و المان­هاي هيسترزيس با رفتار دوخطي براي جداسازها انتخاب گرديده و آناليز لرزه­اي مخزن انعطاف­ پذير تحت تأثير زلزله واقعي در حوزه زمان انجام مي ­شود. نتايج نشان مي­ دهد كه جداسازي افقي عليرغم ايجاد تغييرمكان قابل توجه در سازه، كارايي بيشتري در كاهش پاسخ لرزه­اي سيستم دارد كه اين موضوع به خصوصيات زلزله بستگي دارد.

Pervasive construction of elevated liquid tanks as the most important sources for urban hygienic water, and their failure under earthquake, highlighs the necessity for research toward new passive control devices. Design and use of base-isolation systems for elevated liquid tanks is propounded as a novel seismic engineering technology. To date, no special examination has been discussed in relation with the workability of such systems in reducing the seismic response of elevated liquid tanks considering tank wall flexibility. In this study, the seismic performance of a steel elevated water tank with/without isolator was analyzed and outcomes were evaluated using leadrubber and elastomeric bearings by performing time-history analyses. To this end, finite shell elements for tank wall and internal finite elements for liquid, and bilinear hysteretic elements for the base-isolation systems are elected, and the seismic analysis of flexible liquid tank is performed in the time domain under real earthquake. The results show that the lateral control device despite excessive structural displacement could offer a substantial benefit for reducing the system’s seismic response which depends on the earthquake characterestics.