بخشی از مقاله
چکیده
سازه های پوسته ای استوانه ای مانند سیلوها و مخازن بسیار حساس هستند براین اساس به علت فروریختگی در کمانش مورد توجه طراحان قرارگرفته اند در این مقاله ناپایداری الاستو-پلاستیک پوسته در نزدیکی تکیه گاه ، تحت عنوان کمانش پافیلی مد نظر قرار گرفته است . این نوع از کمانش در فشار داخلی بالا همراه با فشار محوری رخ می دهد در این مقاله بارهای کمانشی که از مدل های المان محدود وایین نامه ها به دست می اید با نتایج تحلیل های غیر خطی که از نرم افزارANSYS برای آن استفاده شده مقایسه می شود.
مطالعات برروی10 مدل از مخزن به همراه نسبت ارتفاع به قطر بین 1تا 2 انجام شده ونتایج ان با ایین نامه های API 650، NZSEEو Eurocodeمقایسه شده اند مخازنی که براساس ایین نامه API 650 , Eurocode طراحی می شوند رفتاری غیر ایمن را به دلیل کمانشی که در پوسته اتفاق می افتد دارد درحالی که ایین نامه NZSEE به نتایج تحلیلی ما بسیار نزدیک تر است و سپس مقاوم سازی این پوسته با استفاده از FRP ارائه میشود بررسی ظرفیت نهایی مخازن مقاوم سازی شده در فشار های داخلی متفاوت نشانگر تاثیر مثبت مصالح FRPدر مقاومت کمانشی مخازن و افزایش ان تا حدود2برابراست.
-1مقدمه
مخازن استوانه ایی فلزی،پوسته های جدارنازک هستندکه تحت فشارداخلی که ازذخیره سازی مایع به همراه فشارمحوری که می تواندازبارسقف وبارهای افقی نظیرزلزله به وجودایندحاصل می شود.افزایش این فشارداخلی وتسلیم جداره نزدیک تکیه گاه موجب کاهش درسختی خمشی وتقویت جابه جایی های موضعی درپوسته استوانه ایی می شودوکمانش الاستوپلاستیک رخ می دهد.این ناپایداری الاستوپلاستیک نزدیک تکیه گاه به عنوان کمانش پافیلی مشهوراست.
شکل : - 1 - کمانش پافیلی ایجادشده درپای مخزن
ایین نامه هایEurocodeوAPIمعیاربسته ایی رادرطراحی دارندکه عمدتابراساس کاراقایVeletsos درسال1948است. ایین نامهNZSEEتنش کمانشی رابراساس سختی غشایی محاسبه ومطابق با دامنه نقص - حساسیت - وفشارداخلی اصلاح می شود.1 مطالعات اخیرنشان می دهدکه مخازنی که به همراه نسبت ارتفاع به قطر0/5هستندتحت اثرکمانش پافیلی قرارنمی گیرند.دراینجا10مدل به همراه نسبت هایH/Dمختلف مدل سازی ونتایج نرم افزاری - - ANSYSوکارازمایشگاهی به منظورارزیابی تحت بارافقی زلزله باهم مقایسه شده اند.مصالح کمپوزیتFRPدارای ویژگی ها وخواصی ازجمله مقاومت به دانسیته بالاودوام زیادنسبت به مصالح سنتی می باشند.اتصالFRPبرای سطح بیرونی پوسته به طورویژه می تواندموردتوجه قرارگیرددراین مقاله مخازن به همراهFRPمقاوم سازی شده ونتایج به صورت جدولی اورده شده است.
Batikhaوهمکارانش درسال2008مطالعه تحلیلی رفتارکمانشی پوسته استوانه ایی جدارنازک مقاوم سازی شده باFRPرارائه نمودند.نتایج انهانشان دادکه به واسطه استفاده کمی ازFRPدرنواحی بحرانی ،افزایش قابل توجه ایی رادرنیروی محوری خواهیم داشت.
-2روش تحلیل
برای بدست اوردن نتایج دقیق بهتراست ازتحلیل غیرخطی استفاده گردد درحالت کلی یک تحلیل کمانشی غیرخطی، ساده شده یک تحلیل استاتیکی غیرخطی است که دران بارافزایش یافته تااینکه جواب هاهمگراشوند.اگرسازه توانایی خودراوقتی که ان خم شده ازدست ندهدیک تحلیل کمانشی غیرخطی می تواندرفتارمسیرپس کمانشی راپیش بینی کندکه به دلیل عدم قطعیت دراعتبارتحلیل های پس کمانشی رادراینجانیاورده ایم.
یک مقایسه بین نتایجANSYSومطالعات ازمایشگاهی برروی کمانش پافیلی بوسیله آقایانJiaوKetter انجام شدتامدل های عددی راارزیابی کنندهردوفرکانس کم درحدود5Hzوزیاد20Hzوشتاب افقی0/2gرابرای لرزاندن مخازن مدل سازی شده به منظورمطالعه رفتاردینامیکی مدل درفرکانس های مختلف استفاده کردند.
استوانه ایی که برای این موضوع انتخاب شد دارای قطر81Cm؛ارتفاع 106Cmوضخامت0/025 Cmبودودارای نسبت ارتفاع به شعاع 2/33وشعاع به ضخامت1800بود.المان های پوسته ایی ارائه شده درANSYSمی تواندبه المان های4گره ایی و8گره ایی تقسیم بندی شود.وقتی که ازالمان8گره ایی استفاده می شودخطای تنش کمانشی به کمتراز%5می رسد وقتی که ازالمان4گره ایی استفاده می شوداین خطاتاحدود %25 هم می رسدبنابراین ازالمان8گره ایی برای تحلیل پوسته مخازن استفاده شده است.
تنش کمانشی برای10پوسته استوانه ایی به همراه نسبت ارتفاع به قطر1تا2موردبررسی قرارگرفت.ابعادپوسته های استوانه ایی که استفاده شدقطر5تا10متر،ارتفاع تا10مترو ضخامت بین0/0023تا0/003متررادارد ومدل سازی درANSYSانجام شده تاتنش کمانشی رابطوردقیق پیش بینی کند.
-1-3مقایسه تنش کمانشی ایین نامه هاوانالیزهای کامپیوتری:
تنش کمانشی برای پوسته های استوانه ایی به همراه نسبت های ارتفاع به قطرمختلف وهمچنین تنش مجازطبق ایین نامه های مختلف درجدول زیرآورده شده است.
جدول:1تنش کمانشی مخازن به همراه نسبت ارتفاع به قطروقطربه ضخامت مختلف
