Soil-structure-fluid interaction of the rectangular tank - seismic analysis

• Autorzy: Kotrasová K.

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2017.1.15

Warianty tytułu

PL

Interakcja grunt-konstrukcja-ciecz zbiornika prostokątnego - analiza sejsmiczna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ground-supported tanks are used to store a variety of liquids. The fluid develops hydrodynamic pressure on walls and bottom of tank during an earthquake. This paper provides theoretical background for specification of impulsive and convective actions of fluid in liquid storage rectangular container by using analytical methods. Numerical model of tank seismic response - the endlessly long shipping channel was obtained by using of Finite Element Method (FEM), Arbitrary-Lagrangian-Eulerian (ALE), Fluid Structure Interactions (FSI) formulation in software ADINA. The results of the analytical methods and the numerical solution were compared for partially water filled channel grounded on hard soil or sub-soil 30 MNm^-3. It was considered the horizontal ground motion of the earthquake in Loma Prieta.

PL

Zbiorniki naziemne są używane do przechowywania różnych płynów. Obecność płynu powoduje powstawanie ciśnienia hydrodynamicznego na ścianach i dnie zbiornika podczas trzęsienia ziemi. W artykule przedstawiono teoretyczne podstawy przy użyciu metod analitycznych dla określenia działań impulsywnych i konwekcyjnych płynu w prostokątnym pojemniku do magazynowania cieczy. Numeryczny model reakcji sejsmicznej zbiornika - nieskończenie długi kanał uzyskano, stosując metodę elementów skończonych (MES), równania Eulera-Lagrange’a, interakcję pomiędzy płynem i konstrukcją (FSI) w oprogramowaniu ADINA. Wyniki metod analitycznych i rozwiązania numerycznego porównano dla kanału częściowo wypełnionego wodą, uziemionego na twardej glebie lub podłożu 30 MNm^-3. Analizowano ruch poziomy w trzęsieniu ziemi w Loma Prieta.

Słowa kluczowe

EN

rectangular tank; fluid; earthquake; fluid-structure interaction

PL

zbiornik prostokątny; płyn; trzęsienie ziemi; oddziaływanie płyn-struktura

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2017
• Tom: Z. 23 (173)
• Strony: 147--156
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kotrasová K.

• Technical University of Kosice, Faculty of Civil Engineering, Department of Structural Mechanics, Institute of Structural Engineering, Slovak Republic

Bibliografia

• [1] Di Carluccio A., Fabbrocino G., Salzano E., Manfredi G., Analysis of pressurized horizontal vessels under seismic excitation, ICSV18: 18th The World Conference on Earthquake Engineering, October 12-17.2008, Beijing, China.
• [2] Dogangun A., Livaoglu R., A comparative study of the seismic analysis of rectangular tanks according to different codes, The 14th World Conference on Earthquake Engineering, China, 2008.
• [3] Housner G.W., Earthquake pressures on fluid containers, California Institute of Technology, Pasadena 1954.
• [4] Jendzelovsky N., Balaz L., Modeling of a gravel base under the cylindrical tank, Advanced Materials Research 2014, 969, 249-252.
• [5] Kock E., Olson L., Fluid-structure interaction analysis by the finite element method-a variational approach, International Journal for Numerical Methods in Engineering 1991, 31, 3, March, 463-491.
• [6] Kotrasova K., Grajciar I., Kormanikova E., A case study on the seismic behavior of tanks considering soil-structure-fluid interaction, Journal of Vibration Engineering and Technologies 2015, 3, 3, 315-330.
• [7] Kotrasova K., Harabinova S., Panulinova E., Kormanikova E., Seismic analysis of cylindrical liquid storage tanks considering of fluid-structure-soil interaction, Advances and Trends in Engineering Sciences and Technologies, Taylor and Francis, 2016, 87-92.
• [8] Kotrasova K., Kormanikova E., A case study on seismic behavior of rectangular tanks considering fluid - Structure interaction, International Journal of Mechanics 2016, 10, 242-252.
• [9] Kralik K., Kralik jr. J., Probability assessment of analysis of high-rise buildings seismic resistance, Advanced Materials Research 2013, 712-715, 929-936.
• [10] Kotrasova K., Grajciar I., Seismic analysis of shipping channel, Selected Scientific Papers,Journal of Civil Engineering 2010, 5, 3, 13-20.
• [11] Kotrasova K., Kormanikova E., Influence of mesh option “PATTERN” for fluid region using Finite Element Method, Applied Mechanics and Materials 2015, 769, 214-244.
• [12] Krejsa M., Janas P., Krejsa V., Software application of the DOProC method, International Journal of Mathematics and Computers in Simulation 2014, 8, 1, 121-126.
• [13] Kuklik P., Broucek M., Kopackova M., Fast analytical estimation of the influence zone depth, its numerical verification and FEM accuracy testing, Structural Engineering and Mechanics 2009, 33, 5, 635-647.
• [14] Lamb H., Hydrodynamics. 6th ed., Dover Publications, New York 1945.
• [15] Malhotra P.K., Wenk T., Wieland M., Simple procedure for seismic analysis of liquid-storage tanks, Structural Engineering International 2000, 3, 197-201.
• [16] Eurocode 8 - Design of structure for earthquake resistance - Part. 4: Silos, tanks and pipelines. January 2006.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).