تحلیل آسیب‌پذیری مخازن بتنی ذخیره سیال تحت اثر انفجار هوایی

نویسندگان

1 رفتار سازه ها در برابر انفجار

2 پژوهشگاه بین المللی زلزله‌شناسی و مهندسی زلزله

3 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

با توجه به نقش حیاتی مخازن و موقعیت جغرافیایی و استراتژیک کشور که همواره در معرض خطر حملات هوایی و تروریستی است، احداث مخازن با در نظر گرفتن اقدامات و ملاحظات پدافند غیر عامل، ضرورت پیدا می کند. از آنجایی که در زمینه آسیب پذیری مخازن در برابر بارهای ناشی از انفجار، پژوهش های چندانی صورت نگرفته است، اهمیت بررسی این نوع سازه ها در برابر بارهای انفجاری افزایش می یابد. در پژوهش حاضر مخزن بتنی استوانه ای، تحت انفجار هوایی ماده منفجره مکعبی شکل به وزن 352.08 کیلوگرم TNT مدل شده است. مخزن در چهار حالت خالی، 1/4، 1/2 و 3/4 ارتفاع بدنه مخزن حاوی سیال آب مدل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که، آسیب های فشاری و کششی در مخزن خالی نسبت به حالت های دیگر بحرانی تر بوده و رفتار مخازن بتنی در برابر بارهای انفجاری، متفاوت از رفتار آنها در برابر بارهای لرزه ای ناشی از زلزله می باشد. همچنین نشان داده شد که روش conwep فقط اثرات رو به انفجار را لحاظ کرده و نسبت به نتایج حاصل از AUTODYN، حداقل 25 درصد کاهش را در آسیب فشاری نشان می داد. از نتایج حاصل از این تحقیق می توان در مقاوم سازی و نیز طراحی ایمن مخازن ذخیره سیال برای مقاومت در برابر بارگذاری انفجاری استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


[1]     Hoskins, L. M.; Jacobsen, L. S. “Water Pressure in a Tank Caused by Simulated Earthquake”; Bull. Seismological Soc. AM. 1934, 24, 1-32.##
[2]     Graham, E. W.; Rodriguez, A. M. “Characteristics of Fuel Motion Which Affect Airplane Dynamics”; J. appl. mech. 1952, 19, 381-388.##
[3]     Hamdan, F. H. “design of Liquid Storage Tanks“; Assessment of Eurocode 8 -Part4: European Seismic Design Practice, Elnashai, 1995.
[4]     Haroun, M. A. “Dynamic Analysis of Liquid Storage Tanks”; EERL80-4, 1980. ##
[5]     Epstein, H. I. “Seismic Design of Liquid Storage Tanks”; J. Struct. Division _ASCE. 1976, 102, 1659-1673.##
[6]     Melerski, E. S. “Numerical Analysis for Environmental Effects in Circular Tanks”; Thin-Wall. Struct. 2002, 40, 703-727.##
[7]     Kianoush, M. R.; Chen, J. Z. “Effect of Vertical Acceleration on Response of Concrete Rectangular Liquid Storage Tanks”; Eng. Struct. 2006, 28, 704-715.##
[8]     Livaoglu, R. “Investigation of Seismic Behavior of Fluid-Rectangular Tank-Soil/ Foundation Systems in Frequency Domain”; Soil Dyn. Earthq. Eng. 2008, 28, 132-146.##
[9]     Moslemi, M.; Kianoush, M. R. “Parametric Study on Dynamic Behavior of Cylindrical Ground-Supported Tanks”; Eng. Struct. 2012, 42, 214-230.##
[10]  Pandey, A. K.; Ram, K.; Paul, D. K.; Trikha, D. N. “Non-Linear Response of Reinforced Concrete Containment Structure Under Blast Loading”; Nuclear Eng. and Design. 2006, 236, 993-1002.##
[11]  Asgarpour, M. “Fluid-Structure-Soil Interaction Effects on Ground Concrete Tanks under Surface Blast.”; M.Sc. Thesis, Department of Passive Defence, Malake Ashter Univercity of Technology. 2012 (In Persian).##
[12]  Chaman, M. H. “Retrofitting of Steel Oil Tanks to Blast Loadings.”; M.Sc. Thesis, Department of Passive Defence, Malake Ashter Univercity of Technology. 2013 (In Persian).##
[13]  Rostaye, J. “Research, Study and Design Aboveground Steel Oil Tank under Explosive Loading.”; Research Activity, Department of Passive Defence, Malake Ashter Univercity of Technology. 2012 (In Persian)##
[14]  Unified Facilities Criteria (UFC 3-340-02) “Structures to Resist the Effects of Accidental Explosions”; US Department of Defense, Washington DC. 2008.##
[15]  Hafez, A. “Seismic Response of Ground-Supported Circular Concrete Tanks”; Ph.D. Thesis, Graduate School of Ryerson Univ. 2012.##
[16]  ANSYS Autodyn User’s Manual, SAS IP Inc., 2011.##
[17]  ASCE, “Design of Blast Resistant Building in Petrochemical Facilities”; 1997.##
[18]  INBC" Iranian National Building Code, Part 21, passive defense."; Ministry of Housing and Urban Development, Tehran. 2012 (In Persian).##
[19]  Abaqus Finite Element Software, Simulia Inc, 2010.##
[20]  Pandurangan, B. “Development, Parameterization and Validation of Dynamic Material Models for Soil and Transparent Armor Glass”; Ph.D. Thesis, Graduate School of Clemson Univ. 2009.##
Henderson, L. F."General Laws for Propagation of Shock Waves through Matter." Sidney, New South Wales 2070, Australia, by Academic Press. 2001.##