دراسة تأثير حركة المياه في سلوك الخزانات العالية أثناء الزلازل
اسم الباحث:
عبدالحليم احمد اليوسف الضايع
اسم المشرف: د تراث غريب – أ.د إحسان الطرشة
العنوان:
دراسة تأثير حركة المياه في سلوك الخزانات العالية أثناء الزلازل
العنوان باللغة الإنكليزية:
A Study of the Effect of Water Movement on the Tank Behavior During Earthquakes
العام:2024
القسم:الهندسة الإنشائيـة
الملخص:
تم في هذا البحث دراسة سلوك الخزانات العالية من خلال دراسة خزان واقعي منفذ في منطقة الريان-حمص على ارتفاع 25m بطاقة تخزينية 300m3 محمول على جملة برج هيكلي مكون من ستة أعمدة وجوائز تربيط على أربعة مستويات بتباعدات متساوية 6.25m إضافة لنواة مركزية تمتد من الأسفل الى أعلى سقف الحلة بـ 1.5m ثم تمت دراسة تأثير تغير ارتفاع الجملة الحاملة بزيادة ارتفاع البرج الحامل طابقاً واحداً مرة وتخفيض الارتفاع أيضاً مرة أخرى، تم أخذ حركة المياه في الحلة أثناء الحدث الزلزالي بعين الاعتبار بحيث تم تمثيل كتلة السائل في الحلة كمجموع لكتلتين مستقلتين يطلق عليها الكتلة الدفعية (Impulsive mass) والكتلة الحملية (Convective Mass) حسب ماأورده الباحث housner [3] وتوصيات الكود الأوربي 8 لعام2006 [5] لحالات امتلاء متعددة: مليء، ثلاثة أرباع مليء، نصف مليء، ربع مليء، فارغ. وتم الحصول على نتائج 30 حالة لارتفاعات مختلفة للخزان، تم الاعتماد على برنامج SAP2000 [1] وتم التحليل الديناميكي باستخدام طريقة السجل الزمني اللاخطي بالتكامل المباشر (Nonlinear Time History- Direct Integration) حيث تم إجراء تقييس للسجل الزمني لزلزال El-Centro وفق طيف الاستجابة الخاص بالموقع (حمص)، تم حساب قيم الاستجابة الديناميكية للخزان المتمثلة بقوة القص القاعدي الأعظمية على كامل الحمولة الزلزالية، عزم الانقلاب وإزاحة قمة الخزان، وقوة القص عند أول مفصل لدن، ومراقبة عدد المفاصل اللدنة المتشكلة بعد نهاية حمولة الزلزال والمقارنة بين حالات الامتلاء المتعددة، حيث بينت الدراسة الدور الذي تلعبه السوائل في زيادة أو تبديد طاقة الاهتزاز المدخلة إلى المنشأة نتيجة حركة الأمواج المتشكلة حسب كل حالة امتلاء، حيث تبين من خلال دراسة الخزان المنفذ أن الحالة الأخطر تصميمياً في حال إدخال أثر حركة المياه هي حالة نصف مليء 50%، حيث ازدادت الإجهادات المطبقة على الجملة الحاملة فتشكل أول مفصل لدن عند أقل قوة قص قاعدي، وتشكَّلَ أكبر عدد من المفاصل اللدنة، وأكبر عزم انقلاب في حالة نصف مليء 50% أيضاً، بينما أعطت نتائج تمثيل المياه ككتلة ساكنة قيماً أخطر على تصميم واستقرار الخزان كما في حالة امتلاء 100% باعتبارها ساكنة، كما لوحظ أن زيادة ارتفاع الجملة الحاملة أدى الى انخفاض نسبة التخميد الناتج عن اهتزاز السطح الحر للسائل؛ مما أدى الى زيادة الإجهادات على العناصر الحاملة، وظهور مفاصل لدنة بقوى قص قليلة، وتشكل عزوم انقلاب وانزياحات أعظمية أعلى مقارنة مع النماذج ذات الارتفاعات الأخفض، كما تبيّن أنه توجد حالات امتلاء تكون أخطر وفق طريقة الكتلة الساكنة وحالات أخرى تكون أخطر بنتيجة نمذجة السائل ككتلة متحركة، وأنه يجب اعتماد الحالات التي تعطي نتائج أخطر عند التصميم وذلك لدواعي الأمان تصميماً.
الكلمات المفتاحية:خزان عالي-سجل زمني-تحليل ديناميكي-زلازل