CALCULUL REZERVORULUI LA ACTIUNEA SEISMICA UTILIZAND UNMODEL
DINAMIC SIMPLIFICAT (METODA MASELOR ECHIVALENTE )
In timpul unui seism major, structura de rezistenta a
rezervorului (peretele cilindric, acoperisul si radierul) trece din
starea de repaus in starea de miscare, prin vibratii fortate ale
ansamblului. Miscarea lichidului conduce la modificarea presiunilor
interne, presiunile hidrostatice permanente fiind insotite de
presiuni hidrodinamice, suplimentare.Pentru analiza miscarii
lichidului si efectelor acesteia se accepta urmatoarele ipoteze
simplificatoare:a) lichidul se considera perfect, omogen si
incompresibil;b) miscarea lichidului este continua, irotationala si
cu suprafata libera;c) se admite ca structura de rezistenta a
rezervoarelor cu inaltimi mici si medii este rigida.In mod curent,
rezervoarele din beton armat sau precomprimat, caracterizate prin
H/r < 2 (H - inaltimea rezervorului; r - raza rezervorului)
satisfac conditiile enumerate mai sus.Analiza seismica detaliata
implica considerarea urmatoarelor tipuri de raspuns structural:1)
in acceleratii in cazul perioadelor scurte ale terenului;2) in
deplasari pentru perioadele lungi ale terenului;3) raspuns mixt, in
general, in acceleratii in prima parte a seismului si in deplasari
in continuare.In proiectare se admite ca raspunsurile in
acceleratii si in deplasari sunt simultane, iar efectele acestora
pot fi insumate.
Proiectarea rezervoarelor paraseismice implica parcurgerea
umatoarelor etape: verificarea structurii de rezistenta (perete,
radier, acoperis, stalp central sau stalpi intermediari) cu
considerarea presiunilor hidrodinamice si a fortelor de inertie
induse in structura, corespunzatoare raspunsului seismic al
ansamblului, in acceleratii si in deplasari; verificarea lunecarii
rezervorului (perete si radier) pe suprafata de contact radier -
teren de fundare sub actiunea fortei seismice totale; in cazul in
care aceasta exigenta nu este satisfacuta, se trece la
dimensionarea sistemului de ancorare a ansamblului; verificarea
presiunilor normale pe teren luand in considerare si efectul
momentului incovoietor produs de forta seismica totala; verificarea
stabilitatii la rasturnare a rezervorului, mai ales la rezervoarele
inalte, respectiv verificarea ancorajelor cu terenul daca este
cazul.Presiunea hidrodinamica se determina atat pentru raspunsul in
accoleratii cat si pentru raspunsul in deplasari.Raspunsul mixt
presupune miscarea lichidului insotita de doua efecte
semnificative: de impuls (este dat de partea de lichid care se
misca in faza cu structura de rezistenta a rezervorului si
genereaza presiuni hidrodinamice de impuls p, ce actioneaza pe
peretele si radierul rezervorului); de oscilatie sau convectie
(este dat de acea parte a lichidului a carei miscare se face cu o
perioada proprie de vibratie, diferita de cea a structurii de
rezistenta, producand presiunea de convectie pc).Presiunea
hidrodinamica totala p(x,,t) se obtine prin sumare scalara, conform
relatiei:
Distributia circumferentiala (in plan orizontal) a presiunilor
se descrie in raport cu unghiul , fiind aproximata satisfacator
prin forma cosinusoidala, cu amplitudinea maxima pe directia
actiunii seismice:
Presiunile hidrodinamice de impuls si convective pe peretele
cilindric circular al unui rezervor rigid se determina cu
relatiile:
In aceste relatii:p - masa specifica a lichidului; x - cota la
care se determina presiunea hidrodinamica a lichidului din
rezervor; yt - acceleratia maxima a terenului corespunzatoare
cutremurului de calcul/verificare;k -parametrii modurilor de
oscilatie a apei din rezervor; sak- acceleratiile spectrale ale
sistemului cu un grad de libertate dinamica avand frecventele
proprii egale, in mod succesiv, cu frecventele de oscilatie ale
masei convective de fluid din rezervor.In cele ce urmeaza se
propune analiza seismica simplificata a interactiunii structura -
lichid inmagazinat, considerand elementele geometrice ale
rezervorului cilindric din beton precomprimat.-inaltimea
rezervorului H=8+0.3N=11m-raza rezervorului r=13+0.3N=16m-gradul de
umplere h=7.6+0.2N=9.6m
Figura 19.Rezervor cilindric cu lichid in miscare alternantasub
actiunea cutremuruluiElemente geometrice utile pentru modelul
dinamic
Se determina parametrul proprietatilor geometrico - elastice
's':
In relatia precedenta, reprezinta coeficientul lui Poisson si
are valoarea 0,25 pentru beton precomprimat.Deoarece raportul , se
apreciaza ca avem in studiu un rezervor inalt din punct de vedere
al incovoierii.Gradul maxim de umplere, in valoare relative, devine
Se apreciaza ca avem de-a face cu un rezervor rigid.Etape de
calcul
Stabilirea maselor echivalente de lichid si pozitiile punctelor
de aplicare a fortelor orizontaleIn vederea efectuarii analizei
seismice, se adopta modelul dinamic simplificat din figura 20
pentru considerarea interactiunii structura - lichid. a) Masa
lichidului m se determina cu relatia:
b) Masa de impuls mi:
c) Masa de oscilatie sau convectiva mc:
d) Inaltimile la care se concentreaza masele fata de fundul
rezervorului:
e) Inaltimile la care se aplica masele fata de suprafata de
contact dintre radier si teren considerand si efectul presiunilor
hidrodinamice pe radier:
Modelul dinamic pentru interactiunea structura-lichid: a -
elementele valului de lichid; b - modelul dinamic echivalent cu
doua mase concentrateParametrii dinamici ai masei convective de
fluidPentru gradul (relativ) de umplere , se determina cu ajutorul
datelor din tabelul, factorul Pulsatia, respectiv perioada de
oscilatie a masei convective de apa din rezervor se stabilesc cu
relatiile: rad/s; s
Pentru coeficientul de amortizare v = 0:015 (beton
precomprimat), Sa = 1,808 m/s2, corespunzator unui amplasament in
municipiul Constanta (P. 100 -92: pentru zona E, ks = 0,12),
rezulta: radAcceleratia maxima a terenului in amplasament:
II.7.2.3. Efectele oscilatiei lichiduluiAmplitudinea (inaltimea)
maxima a valurilor devine: II.7.2.4. Stabilirea actiunilor dinamice
laterale ale lichiduluiRezultanta (orizontala) presiunilor de
impuls si de convectie ce actioneaza peretii rezervorului in
sectiunea de la baza acestuia devine:
Momentul incovoietor maxim produs de presiunile hidrodinamice
care se exercita asupra peretilor in sectiunea de la baza, imediat
deasupra radierului, se determina cu relatia:
Momentul transmis terenului, respectiv de rasturnare a
ansamblului structural:
II.7.2.5. Fortele orizontale de inertie induse de cutremur in
elementele structurale ale rezervoruluiPentru determinarea fortelor
orizontale induse de un cutremur se stabilesc masele pentru
acoperis, perete cilindric si radier.1) Acoperis:Masa elementelor
de acoperis si a subansamblului de acoperire:
Masa inelului de rezemare pe metru liniar:
Masa totala a inelului de rezemare devine: kgMasa acoperisului:
kgDistanta fata de linia mediana a inelului de rezemare, unde se
aplica masa acoperisului, are valoarea:mPozitiile masei ma fata de
baza peretelui, respectiv fata de suprafata de contact radier -
teren se definesc prin: m m
N=10 ROSU DELIA VERONICAN=10 ROSU DELIA-VERONICA
1
Page 1 of 119
In relatia precedenta cm reprezinta grosimea radierului. 2) Masa
peretelui cilindric pe unitatea de lungimeSe considera un inel cu
inaltimea unitara: kg/m3)Masa radierului: kgForta seismica in
sectiunea de la baza peretelui: corespunzatoare structurii de
rezistenta: unde
La nivelul suprafetei de contact fundatie - teren:
Momentul de incovoiere in sectiunea de la baza peretelui
datorita fortelor de inertie ale elementelor structurale are
forma:
Momentul de rotire al fundatiei:Page Page 10 of 1110 of 1111 of
11