بخشی از مقاله
چکیده
مخازن استوانه ای محتوی مایعات درصنایع مختلف خصوصا صنایع مرتبط با نفت،گاز و پتروشیمی بصورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.تجربه عملکرد این سازه های پوسته ای جدار نازک در زلزله های گذشته نشانگر آسیب پذیری این سازه ها در برابر زلزله می باشد.این در حالی است که آسیب دیدگی این سازه ها موجب ایجاد خسارات مستقیم وغیر مستقیم قابل توجهی می گردد.
با توجه به نازک بودن جداره در این سازه ها،کمانش پوسته به عنوان یکی از متداول ترین مکانیزم خرابی دراین سازه ها مطرح می باشد.کمانش ورفتار پس کمانشی پوسته های استوانه ای جدارنازک به عوامل متعددی وابسته است.که از این میان می توان به ضخامت پوسته وشرایط مرزی-تکیه گاهی اشاره نمود. در این میان، نقص های سیستم را می توان به عنوان مهمترین عامل موثر بر رفتار کمانشی و پس کمانشی در پوسته های استوانه ای جدار نازک دانست.
در این نوشتارضمن مروری بر مطالعات انجام شده درزمینه کمانش مخازن،به بررسی انواع کمانش وروش های تحلیل آن می پردازیم.
-1مقدمه
سازه های پوسته ای به گونه وسیعی درشاخه های مختلف مهندسی کاربرددارند.برج های خنک کن،سیلوهای فولادی و مخازن نگهدارنده موادجامد ومایعات رامی توان به عنوان نمونه هایی ازسازه های پوسته ای برشمرد.برهمین اساس رفتار این گونه سازه ها درخلال سده گذشته همواره موردتوجه محققین مختلف ×بوده است.
-2مطالعات انجام شده درخصوص کمانش مخازن
رفتار کمانشی مخازن فلزی تحت تاثیر زمین لرزه موضوع بسیاری از مطالعات تجربی وتحلیلی بوده است.به طور معمول کمانش مخازن در دو نوع کمانش الاستیک وکمانش الاستوپلاستیک دسته بندی می شوند.کمانش الاستوپلاستیک منجر به برآمدگی و برجسته شدن پوسته مخزن در بالای تکیه گاه می شود و به کمانش پافیلی معروف است وکمانش الاستیک که باعث ایجاد فرورفتگی های چند وجهی در دیواره مخزن می گردد و به کمانش الماس شکل معروف می باشد. کمانش الاستیک شامل کمانش در بخش فوقانی پوسته مخزن وکمانش برشی پوسته نیز می شود.کمانش برشی الاستیک مخازن در سال2004 توسط یانگ وروتر مورد بررسی قرار گرفت.
ناگاشیما و همکارانش کمانش در قسمت فوقانی مخازن را عمدتا به مولفه امواج سطحی پاسخ هیدرو دینامیکی مخزن نسبت می دادند اما بابکوک و موریتا اثبات کردند که این کمانش بیشتر ناشی از رفتار ضربه ای پاسخ هیدرودینامیکی مخزن می باشد واثر امواج سطحی ممکن است در ایجاد آن همکاری داشته باشد اما ×عامل اصلی نخواهد بود.
-3پوسته مخزن وکمانش آن
یک سیستم سازه ای ازسازه و بارهای واردبرآن تشکیل می شود.دوخاصیت اصلی هرسازه به آن برای مقابله دربرابربارهای وارده کمک می کند:
-مصالح سازه
-شکل هندسی سازه
هرسازه ای به شکلی خاص طراحی می شودوانتظارمی رود بتواند دربرابربارهای وارده شکل خود را حفظ کند.
کمانش عبارتست ازشرایطی که یک سازه به هردلیل نتواند دربرابربارهای وارده باشکل اصلی خود مقاومت کند،بنابراین باتغییرشکل به دنبال راهی برای رسیدن ×به تعادل می باشد.چنین تغییرشکل های ازنقطه نظرمهندسی غیرقابل قبول می باشد.دراثرکمانش یک سازه دو نوع تغییرممکن است در آن وجود آید:
-تغییردرهندسه سازه
-تغییردررفتار مواد تشکیل دهنده آن - رفتارسازه ممکن است در اثر کمانش وارد محدوده پلاستیک شود -
درشکل - 1 - می توان یک مخزن کمانش یافته رامشاهده نمود،هرچند در این شکل فولاد بدنه مخزن ممکن است همچنان الاستیک باقی مانده باشد اما ×تغییرشکل های ایجاد شده در آن تغییرشکل های پلاستیک می باشد.
شکل : - 1 - کمانش انجام شده دریک مخزن دراثرزلزله
خصوصیات مصالح در کمانش سازه تاثیرفراوانی دارد و بر اساس نوع رفتار مصالح در زمان وقوع کمانش،به طور کلی سه نوع کمانش تعریف می شود.
-کمانش الاستیک:درزمان وقوع این کمانش رفتار مصالح همچنان الاستیک است.بنابراین ناپایداری قبل از ورود به مرحله رفتار پلاستیک رخ می دهد و کمانش سازه پیش از ورود به فازپلاستیک اتفاق می افتد.این نوع کمانش در پوسته های بسیار نازک مانند مخازن رخ می دهد.
-کمانش پلاستیک:این کمانش با تغییرشکل های پلاستیک همراه است.بنابراین قبل از ناپایداری سازه،مصالح آن رفتار پلاستیک داشته وزمانی که بار وارد ×برسازه به حد بحرانی برسد،تغییرشکل های پلاستیک در آن ایجاد شده است.این نوع کمانش به طورمعمول در پوسته های ضخیم مشاهده می شود.
-کمانش الاستوپلاستیک:این کمانش زمانی اتفاق می افتد که ناپایداری سازه وآغازرفتار پلاستیک مصالح آن تقریبآ هم زمان و تحت تاثیر نیرویی یکسان رخ ×می دهد.این نوع کمانش درپوسته های نسبتآنارک به وقوع می پیوندد.
