بررسی پدیده خوردگی روی کمانش مخازن استوانه ای جدارنازک فلزی تقویت شده با FRP تحت بار لرزه ای

یکی از عوامل تاثیرگذار بر کارکرد مخازن در طول عمر مفیدآن ها، پدیده خوردگی است که در اجزای مختلف مخازن می تواند به وجود آید. این پدیده، تاثیراتی رابر رفتارکمانشی و پاسخ لرزه ای مخازن خواهد داشت. تحقیق حاضربه بررسی اثرات خوردگی برکمانش مخازن استوانه ای تحت اثربارلرزه ای و مقاوم سازی آن ها به کمک ورقه های کامپوزیت می پردازد. بدین منظور دو مدل مخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.4 و 0.95 درنظرگرفته شده است. اثرات خوردگی، دربخش بالایی و پایینی دیواره مخزن و بانرخ وقوع 0.5 میلی متر درسال فرض شده است.هرکدام از مخازن دربازه های زمانی 10، 15 و 20 سال از آغاز بهره برداری درنظرگرفته شده است. برای شبیه سازی تحریکات لرزه ای، از شتاب نگاشت زلزله پارکفیلد (1966) استفاده شده است و برای تعیین PGA بحرانی نظیر وقوع کمانش درهر مخزن، این شتاب نگاشت، با PGA های متفاوت بین 0.1g تا 0.3g برپای هرمدل اعمال گردیده است.ورقه های کامپوزیت جهت تقویت مخازن دریک سوم پایین دیواره مخازن مورد استفاده قرارگرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که مخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.4 پس ازگذشت 10 سال از عمرخود با الیاف FRP به هیچ وجه دچارکمانش نمی شود و تغییرشکل های محیطی ایجادشده در پای مخزن به شدت کاهش می یابد. در مخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.95 پس از گذشت 10 سال از آغاز بهره برداری پس از تقویت با ورقه های کامپوزیت مشخص شد که پاسخ دینامیکی وقوع کمانش کاهش خواهدیافت. این درحالی است که همین مخزن پس ازگذشت 15 سال علاوه برکاهش پاسخ، از ایجاد تغییر شکل های زیاد دورتا دورمخزن جلوگیری می کند. مخزن با نسبت 0.95 پس از 20 سال از عمر خود دچارتغییرشکل های بسیار زیادی درپای خود وکمانش در قسمت های مختلف درابتدای تحلیل استاتیکی است. به همین علت دراین تحقیق از تقویت آن صرف نظر شده است.

مدل مخازن

هدف اصلی این مطالعه، بررسی اثرات خوردگی برکمانش مخازن استوانه ای تحت اثربارلرزه ای ومقاوم سازی آن هابه کمک ورقه های کامپوزیت می باشد.زمانی که پایه یک مخزن مایع تحت اثرلرزش زمین قرارمی گیرد،فشارمایع نسبت به حالت تعادل استاتیکی دچارتغییرشکل می شود.درحالتی که مخزن تحت اثرشتاب افقی قرارداردوسطح مایع داخل آن آزاداست،قسمتی ازمایع درطول دیواره وکف مانندیک جسم صلب هماهنگ بامخزن حرکت می کند،درحالی که قسمت باقی مانده مایع حول محورافقی عمودبرجهت تحریکات زلزله بصورت گهواره ای نوسان کرده ویابه عبارت دیگردچارپدیده امواج سطحی می شود.

خدمات طراحی سازه:

برای در نظر گرفتن میزان کاهش ضخامت ، دیواره ی مخزن به سه قسمت مساوی تقسیم شد: کمربند پایینی و بالایی به طورمتوسط برابر 0.5 میلی متردرسال درنظرگرفته شده است.درنتیجه باتوجه به ضخامت اولیه دیواره مخازن،نتایج موردبررسی،مربوط به 10 تا 20 سال بعدازشروع بهره برداری مخزن می باشد.مشخصات مدل های موردبررسی درجدول شماره 1،به طورخلاصه آورده شده است.

مقاوم سازی مخازن خورده شده،تحت اثربارلرزه ای به کمک ورقه های کامپوزیت CFRP

دراین بخش،توزیع تنش وشکل کمانش ایجادشده تحت اثرزلزله پارکفیلد،درمخازن مدل شده به وسیله آنالیزتاریخچه زمانی آورده شده است.

پاسخ دینامیکی وقوع کمانش به زلزله پارکفیلد در مخازن مدل شده

دراین بخش،پاسخ های دینامیکی متفاوتی راکه مخازن نسبت به زلزله پارکفیلدبه وسیله آنالیزتاریخچه زمانی داشته است،آورده ایم:

مسیرشبه تعادل کلیه مخازن مدل شده درسنین مختلف تحت اثرزلزله پارکفیلد

به منظورتشخیص راحت ترومقایسه ای بهترازتحلیل های صورت گرفته،نمودار PGA ها برحسب جابه جایی برای کلیه مخازن در شکل 19 اورده شده است که باتوجه به شباهت این نموداربه نمودارهای مسیرتعادل،به آن هانمودارهای شبه مسیرتعادل می گویند:

بحث ونتیجه گیری

نتایج حاصل ازاین تحقیق رامی توان به شرح زیربیان نمود:

مخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.4 پس ازگذشت 10 سال ازآغازبهره برداری بااعمال ورقه های کامپوزیت دچارکمانش نمی شود پس ازگذشت چند ثانیه FRP وتغییرشکل های محیطی به شدت کاهش می یابداین درحالی است که همین مخزن بدون تقویت با ازآغازتحلیل استاتیکی به کمانش رسیده وتغییرشکل های محیطی زیادی درپای مخزن به وجودمی آید.

درمخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.95 پس ازگذشت 10 سال ازآغازبهره برداری پس ازتقویت باالیاف مشخص شدکه پاسخ های دینامیکی حاصل اززلزله نسبت به حالت بدون الیاف کاهش یافته وهمین طورزمان وقوع کمانش به تعویق می افتد.

درمخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.95 پس از 15 سال کارکردبه کمک الیاف کامپوزیت مشخص شدپاسخ های دینامیکی حاصل اززلزله به شدت کاهش یافته همچنین ازوقوع کمانش های خطرناکی که دورتادورمخزن بدون تقویت باالیاف به وجود می آمد جلوگیری می کند.

مخزن بانسبت ارتفاع به قطر 0.95 پس از 20 سال شاهدتغییرشکل های محیطی بسیاربزرگ درپای خودوکمانش درقسمت های مختلف مخزن درابتدای تحلیل استاتیکی است.درتحقیق حاضرازمقاوم سازی این مخزن صرف نظرشده است.

برای آن که مقایسه ای براساس بیشترین پاسخ دینامیکی حاصل شده اززلزله درمخازن خورده شده درطول عمرخودداشته باشیم می توان به جدول زیراشاره کرد.