دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران مرکزی

گروه عمران

گزارش نهایی طرح پژوهشی

 تشخیص رفتار لرزه ای مخازن روزمینی فولادی استوانه ای تحت پارامتر های سازه ای مخازن

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست مطالب         
    عنوان                          صفحه
چکیده……………………………….. …..1
فصل 1-     مقدمه……. 2
1-1-         مقدمه و ضرورت مطالعه. 3
1-2-    آشنایی با مخازن ذخیره سیال. 4
1-2-1-     تاریخچه ایجاد مخازن. 4
1-2-2-     دسته بندی مخازن. 8
1-2-2-1- تقسیم بندی مخازن از لحاظ جنس دیواره مخزن : (بتنی- فولادی-چوبی) 8
1-2-2-2- تقسیم بندی مخازن از لحاظ  وضعیت قرار گیری.. 8
1-2-2-3- تقسیم بندی مخازن از لحاظ  شکل آنها 8
1-2-2-4- تقسیم بندی مخازن از لحاظ نسبت قطر به ارتفاع مخزن. 9
1-2-2-5- تقسیم بندی مخازن از لحاظ نوع  پی و چگونگی قرار گیری مخزن بر روی پی.. 9
1-2-2-6- تقسیم بندی مخازن از لحاظ نوع سقف آنها 10
1-2-3-     آسیب های محتمل وارده به مخازن. 11
1-3-    اهداف پژوهش.. 12
1-4-    چگونگی رویکرد به پژوهش و گستره کار. 13
فصل 2-     مروری بر تاریخچه مطالعات صورت گرفته. 14
2-1-    مرور تحقیقات گذشته. 15
2-2-    مدل هاوسنر. 20
2-3-    مدل ولتسوس… 24
2-3-1-     نتایج تحلیل مخازن صلب… 24
2-3-2-     نتایج تحلیل مخازن انعطاف پذیر. 26
2-4-    مدل ملهوترا 27
فصل 3-     مدل سازی و صحت سنجی مدل. 30
3-1-    روش مدل سازی.. 31
3-1-1-     المان میراگر  32
3-2-    مدل سازی خاک… 32
3-2-1-     تعریف مصالح خاک و مشخص کردن مدل خاک(بر اساس صفحه کسیختگی خاک) 32
3-2-2-     مدل میرایی خاک… 34
3-2-3-     مرز های جاذب… 34
3-3-    مدل سازی مخزن. 37
3-4-    مدل سازی سیال. 39
3-5-    بحث در مورد اندر کنش های موجود. 39
3-6-    صحت سنجی مدل سیال و مخزن. 42
3-6-1-     اعمال وزن سیال و مطالعه صحت توزیع فشار هیدرواستاتیکی در کف مخزن. 42
3-6-1-1- مطالعه نتایج مخزن عریض….. 42
3-6-1-2- مطالعه نتایج مخزن بلند. 43
3-6-2-     اعمال شتاب افقی ثابت و مطالعه شیب سطح سیال. 44
3-6-2-1- مطالعه نتایج مخزن عریض….. 44
3-6-2-2- مطالعه نتایج مخزن بلند. 45
3-6-3-     اعمال شتاب هارمونیک برای محاسبه پریود نوسانی سطح سیال. 46
3-6-3-1- نتایج مخزن عریض. 47
3-6-3-2- نتایج مخزن بلند…… …………………………………………………………………………………………………..48
3-6-4-     مطالعه اندازه تنش های محیطی ایجاد شده در پوسته مخزن. 49
3-6-4-1- مطالعه نتایج مخزن عریض….. 50
3-6-4-2- مطالعه نتایج مخزن بلند. 52
3-6-5-     صحت سنجی کلی سیستم سیال-مخزن- پی.. 53
3-6-5-1- مشخصات مخزن و تحریک در پژوهش آزمایشگاهی کمبرا: 54
3-6-5-2- مدل سازی مدل آزمایشگاهی در برنامه المان محدو ABAQUS. 55
فصل 4-      تحلیل و ارائه نتایج.. 57
4-1-    روش تحلیل در نرم افزار ABAQUS. 58
4-2-    رکورد های انتخابی.. 59
4-3-    معرفی تمامی واکاوی های مد نظر. 60
4-4-    تحلیل  و نتایج آن. 62
4-4-1-     پارامترهای هدف در تحلیل.. 62
4-5-    مطالعه اثر جنس مصالح مصرفی بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 64
4-5-1-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Kobe. 64
4-5-2-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Northridg. 65
4-5-3-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Manjil 66
4-5-4-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Kobe. 67
4-5-5-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Northridg. 68
4-5-6-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Manjil 69
4-5-7-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Kobe. 70
4-5-8-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Northridge. 71
4-5-9-     مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Manjil 72
4-5-10-   مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Kobe. 73
4-5-11-   مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Northridge. 74
4-5-12-   مطالعه اثر جنس مصالح بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Manjil 75
4-6-    مطالعه اثر ضخامت دیواره مخزن بر رفتار لرزهای مخازن رو زمینی فولادی.. 76
4-6-1-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Kobe. 76
4-6-2-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Northri 77
4-6-3-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Manjil 78
4-6-4-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Kobe. 79
4-6-5-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Northri 80
4-6-6-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Manjil 81
4-6-7-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Kobe. 82
4-6-8-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Northridg. 83
4-6-9-     مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Manjil 84
4-6-10-   مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Kobe. 85
4-6-11-   مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Northridge. 86
4-6-12-   مطالعه اثر ضخامت دیواره بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Manjil 87
4-7-    مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 88
4-7-1-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Kobe. 88
4-7-2-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Northrid. 89
4-7-3-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده عریض تحت زلزله Manjil 90
4-7-4-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Kobe. 91
4-7-5-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Northrid. 92
4-7-6-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده عریض تحت زلزله Manjil 93
4-7-7-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Kobe. 94
4-7-8-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Northridge. 95
4-7-9-     مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار نشده بلند تحت زلزله Manjil 96
4-7-10-   مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Kobe. 97
4-7-11-   مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Northridge. 98
4-7-12-   مطالعه اثر سطح تراز آب بر رفتار لرزه ای مخازن مهار شده بلند تحت زلزله Manjil 99
4-8-    مطالعه اثر مهار شدگی و مهار نشدگی بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 100
4-8-1-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن عریض تحت زلزله Kobe. 100
4-8-2-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن عریض تحت زلزله Northridge. 101
4-8-3-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن عریض تحت زلزله Manjil 102
4-8-4-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن بلند تحت زلزله Kobe. 103
4-8-5-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن بلند تحت زلزله Northridge. 104
4-8-6-     مطالعه اثر مهار شدگی بر رفتار لرزه ای مخازن بلند تحت زلزله Manjil 105
فصل 5-     مطالعه و تفسیر نتایج.. 106
5-1-    مطالعه اثر جنس مصالح مصرفی بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 107
5-1-1-     مخازن عریض     107
5-1-1-1- مخازن مهار نشده…. 107
5-1-1-2- مخازن مهار شده….. 107
5-1-2-     مخازن بلند.. 108
5-1-2-1- مخازن مهار نشده…. 108
5-1-2-2- مخازن مهار شده….. 108
5-2-    مطالعه اثر ضخامت دیواره مخزن بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 109
5-2-1-     مخازن عریض     109
5-2-1-1- مخازن مهار نشده…. 109
5-2-1-2- مخازن مهار شده….. 109
5-2-2-     مخازن بلند.. 110
5-2-2-1- مخازن مهار نشده…. 110
5-2-2-2- مخازن مهار شده….. 110
5-3-    مطالعه اثر سطح تراز سیال بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 110
5-3-1-     مخازن عریض     110
5-3-1-1- مخازن مهار نشده…. 110
5-3-1-2- مخازن مهار شده….. 111
5-3-2-     مخازن بلند… 111
5-3-2-1- مخازن مهار نشده……. 111
5-3-2-2- مخازن مهار شده…… 111
5-4-    مطالعه اثر مهار شدگی و مهار نشدگی بر رفتار لرزه ای مخازن رو زمینی فولادی.. 111
5-4-1-     مخازن عریض     111
5-4-2-     مخازن بلند.. 112
5-5-    پیشنهادات   113
مراجع :………….. 114
چکیده:
مخازن ذخیره سیال از اجزاء بسیار مهم در شرایانهای حیاتی به حساب می آیند. با در نظر داشتن آسیب های وارده از طرف زمین لرزه های گذشته بر مخازن مطالعه لرزه ای این مخازن و طرح مخازن مقاومتر در برابر زمین لرزه ها ضروری می باشد. محققان زیادی از گذشته تا کنون بر روی جنبه های مختلف رفتار مخازن پژوهش نموده اند اما هنوز نیز جنبه های گسترده ای از رفتار مخازن خصوصا رفتار لرزه ای آن ها ناشناخته می باشد. در این پژوهش به مطالعه تأثیر ضخامت ورق های دیواره مخزن و همچنین تأثیر نوع فولاد مورد بهره گیری در دیواره مخازن بر روی رفتار لرزه ای مخازن ذخیره سیال استوانه ای رو زمینی فولادی در دو حالت مهار شده و مهار نشده می پردازیم، همچنین مورد دیگری که در این پژوهش مورد مطالعه قرار می گیرد تأثیر تراز سطح آب شامل حالات پر و نیمه پر و خالی بر رفتار لرزه ای مخازن می باشد. برای این مقصود از دو نوع مخزن عریض و بلند با نسبت ارتفاع به قطر های0.343 و1.53 بهره گیری شده می باشد که این مخازن تحت 3 شتاب نگاشت منتخب قرار گرفته اند. برای تحلیل مسئله از روش المان های محدود به کمک نرم افزار المان محدود ABAQUS بهره گیری شده و برای مدل سازی مجموعه سیال ,مخزن ,پی و خاک از روش مدل سازی مستقیم بهره گیری شده می باشد، به این ترتیب تمامی اندرکنش های موجود یعنی اندرکنش های سیال- سازه- خاک لحاظ گردیده اند. همچنین برای مدل سازی خاک از مدل رفتاری دراگر-پراگر بهره گیری شده و در اطراف توده خاک و در فاصله ای مناسب به مقصود جلوگیری از بازگشت امواج از مرزهای جاذب بهره گیری شده می باشد.
 
کلمات کلیدی: مخازن ذخیره سیال, تحلیل لرزه ای, روش المانهای محدود, اندرکنش سیال-سازه- خاک
1-1-          مقدمه و ضرورت مطالعه
مخازن ذخیره سیال از اجزاء بسیار مهم و حیاتی در صنایع به حساب می آیند. از مخازن به صورت گسترده برای ذخیره سازی و نگهداری سیالات در صنایع پتروشیمی و همچنین نگهداری انواع سیالات در صنایع مختلف بهره گیری می گردد و حتی این مخازن از تجهیزات اصلی تأمین آب شرب شهرها می باشند، پس بایستی به این نکته توجه نمود که آسیب هایی که به مخازن ذخیره سیال وارد می شوند می توانند زیان هایی به مراتب وسیع تر از هزینه های مالی در بر داشته باشند. مانند آسیب های وارد شده به مخازن تأمین آب شرب در زلزله 1933Long beach  و زلزله 1971San Fernando  که آبرسانی عمومی شهر را با معضلات جدی روبرو نمود، و یا خرابی های وارد شده به مخازن ذخیره سیالات قابل احتراق که قادر اند آتشسوزی های غیر قابل مهاری را پیش آورد مانند آن چیز که در زلزله 1964Niigata  و یا در زلزله 1964Alaska  رخ داد. پس شناسایی رفتار مخازن و طراحی و ساخت مخازنی مقاوم تر همواره مد نظر محققان بوده می باشد و تحقیقات گسترده ای چه به صورت تئوری و چه به صورت آزمایشگاهی در این زمینه صورت گرفته می باشد.
عوامل مختلفی می توانند منشاء آسیب دیدگی مخازن ذخیره سیال باشند، در این بین بایستی به خطرات وارده از طرف زمین لرزه ها توجه ویژه ای نمود زیرا در سال های گذشته مخازن متعددی در کشورهای مختلف تحت تأثیرات زمین لرزه ها دچار آسیب های شدید شده اند. بنابر این مطالعه لرزه ای  مخازن و طرح مخازن مقاومتر در برابر زمین لرزه ها ضروری می باشد.
مخازن ذخیره سیال در طرح های گوناگونی پیدا نمود می شوند که می توان در یک نگاه کلی آنها را به مخازن ذخیره هوایی, مخازن ذخیره روزمینی و مخازن ذخیره زیر زمینی (مدفون یا نیمه مدفون) تقسیم بندی نمود. در این بین مخازن روزمینی به دلیل مزیت هایی (ظرفیت بالاتر , سهولت اجرا ,ایمنی بیشتر و …) که دارند متداولتر می باشند. مخازن هوایی بیشتر برای تأمین فشار مناسب آب و همچنین مخازن مدفون در غالب موردها برای نگهداری سوخت در مناطق شهری مانند پمپ بنزین ها بهره گیری می شوند. اما مخازن روزمینی در صنایع مختلف و با ابعاد و کارایی های متنوع از مخازنی با قطرهای چند متر تا چند صد متر مورد بهره گیری قرار می گیرند.
این مخازن را در یک دسته بندی کلی دیگر می توان به مخازن مهار شده و مهار نشده در پی تقسیم نمود در حالت مهار نشده معمولا مخزن بر روی یک پی منعطف قرار می گیرد و اجرای آن نسبت به مخازن مهار شده ساده تر می باشد. اما مطالعه های صورت گرفته در زمین لرزه های گذشته نشان داده اند که مخازن مهار نشده نسبت به مخازن مهار شده آسیب پذیر تر بوده اند. در حالت مهار شده مخزن بر روی پی مهار می گردد و این موضوع کمک زیادی به جلوگیری از بلند شدگی مخزن می نماید اما مخاطرات و مشکلاتی را نیز به همراه دارد که می توان به احتمال پاره شدگی دیواره مخزن و یا بلند شدگی مخزن به همراه پی آن بر اثر شتاب های افقی و عمودی حرکت زمین  تصریح نمود. پس داشتن شناخت بیشتر و کامل تر از رفتار پی مخازن و تأثیر رفتار پی بر رفتار مخازن در دو حالت مهار شده و مهار نشده ضروری می باشد, خصوصا در کشور ما که با در نظر داشتن دارا بودن مقادیر بالای ذخایر نفت خام در صنایع نفت و پتروشیمی خود نیازمند به کارگیری مخازن در حجم گسترده ای می باشد.   
1-2-          آشنایی با مخازن ذخیره سیال
1-2-1-     تاریخچه ایجاد مخازن
اولین چاه نفت موفق در آمریکا و در سال 1859 در Titusville حفر گردید و با شروع استخراج نفت بحث چگونگی ذخیره سازی آن در حجم های گسترده به وجود آمد. برای این امر در آغاز از بشکه های چوبی برای ذخیره نفت بهره گیری گردید اما این روش به هیچ عنوان مناسب نبود، پس کوشش گردید مخازن بزرگتری از جنس چوب ساخته گردد به نحوی که با حلقه های فلزی مقاوم گردند اما این مورد هم چندان کار آمد نبود و بر اثر تغییر دمای این مخازن چوبی درز های آن ها نمایان شده و نشت زیادی پیش می آمد. سر انجام بشکه های چوبی جای خود را به بشکه های فلزی دادند که تا به امروز هم مورد بهره گیری قرار می گیرند. اگر چه این بشکه ها از نظر نشت و بهداشت نگه داری چندان رضایت بخش نیستند اما امروزه آمریکا به تنهایی نیم میلیون بشکه فلزی در چرخه دارد.

شکل‏11 بشکه های چوبی اولیه(سمت راست) ، بشکه های فلزی (سمت چپ)

اما موادی که بلافاصله نباید مصرف شوند بایستی برای مصرف در محل مناسبی ذخیره شوند. به این ترتیب مخازن ذخیره سیال شکل گرفتند، اولین مخزن در سال 1896 در Hull و با قطر 23.7 متر و ارتفاع 9.14 متر ساخته گردید. (البته این مخزن اولین مخزن بزرگ به حساب می آید و قبل از آن مخازن کوچک زیادی اکثرا از چوب ساخته شده اند) در سال 1892، Marcus Samuel  از شرکت SHELL  دستور گرفت 8 مخزن بزرگ ذخیره نفت با حجم هایی بین 5000 تا 14700 تن بسازد به این ترتیب فاز ایجاد و ساخت مخازن آغاز گردید. بعد از این بود که مالکان، تولید کنندگان وشرکت های بیمه کننده اولین گروه را برای نگارش آئین نامه های طراحی مخازن به وجود آوردند که منجر گردید به ایجاد انستیتو مخازن فولادی در سال 1916STI))  Steel Tanks Institute، بعدها در سال 1919 American Petroleum Institute ( API ) که هم اکنون نیز از کدهای معتبر در زمینه طرح، ساخت و نگهداری مخازن فولادی ذخیره سیال می باشد شکل گرفت.
 در همین زمان گروه دیگری نیز مشغول ایجاد استاندارد آسانی برای مخازن هوایی بودندUnder writers Laboratories (UL) ، این گروه اولین آئین نامه خود را در  سال 1922 برای مخازن رو زمینی با نام UL142 و با عنوان مخازن رو زمینی برای مواد اشتعال زا و مایعات قابل احتراق منتشر کردند. بعد ها این گروه اولین استاندارد خود را در مورد مخازن مدفون در سال 1925با نام IL58 منتشر نمودند.
همچنین گروه دیگری با عنوانNational Board of fire Under writers(NFBU) در سال 1904 نشریه NFBU30 را با عنوان قوانین و احتیاجات برای ساخت و نصب سیستم های ذخیره با حجم کمتر از 250 گالن برای مایعات با دمای معمولی منتشر نمود. در طول زمان عنوان این گروه(NFBU)   به National Fire Protection Assosiation ( NFPA ) تغییر نمود و با عنوان جدید خود برای اولین بار درسال 1957 کدی را منتشر نمود  Flammable and combustible Liquid code (NFPA30).           
اما همچنان کد API معتبرترین استاندارد در زمینه طراحی و اجرای مخازن به شمار می رود و کدهای مختلفی را برای مخازن متفاوت ایجاد نمود.
جدول1‑1 – استاندارد های مختلف API برای انواع مخازن

API-12A استاندارد مربوط به تانک های ذخیره نفت با پوسته های پرچ شده
API-12B استاندارد مربوط به تانک های پیچ شده 
API-12C استاندارد مربوط به مخازن ذخیرا نفت جوش شده
API-12D استاندارد مربوط به مخازن تولید شده با حجم بالای برش کاری(مخازن بزرگ)
API-12E استاندارد مربوط به مخازن چوبی
API-12F استاندارد مربوط به مخازن کوچک جوش شده
API-12G مخازن آلومینیومی جوش شده

و نهایتا کدهای معروف و معتبر خود را ارائه داد :
API620:   Design and API 650:  Wellded Steel  Tank for Oil storage
Construction of Large welded  law pressur storage tank
استاندارد های دیگری نیز در این زمینه موجود می باشد که بیشتر پوشش دهنده این استاندارد های معرفی شده اند، در ادامه این استاندارد ها معرفی می گردند .
تعداد صفحه : 132
قیمت : 14700 تومان

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران : بررسی انواع ترک خوردگی در سد های بتنی و علل آنها

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران