Dynamic response of a base-isolated concrete rectangular liquid-storage structure under large amplitude sloshing

• Autorzy: Cheng X. , Li D. , Li P. , Zhang X. , Li G.

Identyfikatory

DOI

10.1515/ace-2017-0003

Warianty tytułu

PL

Dynamiczna odpowiedź prostokątnej struktury magazynowania substancji ciekłych z wykorzystaniem betonu izolacyjnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Considering concrete nonlinearity, the wave height limit between small and large amplitude sloshing is defined based on the Bernoulli equation. Based on Navier-Stokes equations, the mathematical model of large amplitude sloshing is established for a Concrete Rectangle Liquid-Storage Structure (CRLSS). The results show that the seismic response of a CRLSS increases with the increase of seismic intensity. Under different seismic fortification intensities, the change in trend of wave height, wallboard displacement, and stress are the same, but the amplitudes are not. The areas of stress concentration appear mainly at the connections between the wallboards, and the connections between the wallboard and the bottom.

PL

Gdy amplituda chlupotania cieczy jest zbliżona do częstotliwości drgań struktury magazynowania substancji ciekłych (CRLSS), wówczas osiągamy rezonans i możemy zaobserwować silne zjawisko nieliniowe. Szkoda jest znacznie większa niż chlupotanie o małej amplitudzie. Obecnie brak jest odpowiedniego raportu na temat badań dynamicznej odpowiedzi struktury magazynowania substancji ciekłych z wykorzystaniem betonu izolacyjnego (CRLSS) z chlupotaniem o dużej amplitudzie, a wpływ materiałów betonowych nie jest brany pod uwagę. W związku z tym, w niniejszej pracy, w oparciu o równanie Bernoulliego, otrzymano ograniczone wysokości fali o dużej amplitudzie chlupotania oraz małej amplitudzie chlupotania. Na podstawie równań Naviera-Stokesa ustanowiono matematyczny model chlupotania o dużej amplitudzie i zbadano odpowiedź sejsmiczną CRLSS podczas chlupotania o dużej amplitudzie. Rozważając równanie Bernoulliego i zadowalający stan, chlupotanie substancji ciekłej jest liniowe, a nieliniowy kwadratowy człon jest lekceważony. W stałym i płynnym interfejsie, struktura magazynowania substancji ciekłych spełnia warunki ciągłości przemieszczania i równowagi siły oddziaływań. Właściwość mechaniczna gumowego zabezpieczenia izolacyjnego została opisana w oparciu o konstytutywną relacje modelu Mooney-Rivlin.

Słowa kluczowe

EN

liquid sloshing; large amplitude; earthquake; rectangular structure; liquid substance; storage; nonlinearity; dynamic response

PL

chlupotanie cieczy; amplituda duża; trzęsienie ziemi; struktura prostokątna; substancja ciekła; magazynowanie; nieliniowość; odpowiedź dynamiczna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 63, nr 1
• Strony: 33--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Cheng X.

• Lanzhou University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Lanzhou, China

autor

Li D.

• Lanzhou University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Lanzhou, China

autor

Li P.

• Lanzhou University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Lanzhou, China

autor

Zhang X.

• Lanzhou University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Lanzhou, China

autor

Li G.

• Lanzhou University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Lanzhou, China

Bibliografia

• 1. Amsden A.A. and Harlow F.H. A simplified MAC technique for incompressible fluid flow calculations, Journal of Computational Physics, 1970, 6(2):322-325.
• 2. Bouabidi A., Driss Z. and Abid M.S. Vertical baffles height effect on liquid sloshing in an accelerating rectangular tank, International Journal of Mechanics and Applications, 2013,3(5):105-116.
• 3. Cheng X.S., Cao L.L., and Zhu H.Y., Liquid-solid interaction seismic response of an isolated overground rectangular reinforced-concrete liquid-storage structure, Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 2015(a),14(l):175-180. 2015(a).
• 4. Cheng X.S., Chen W.J. , Zhu H.Y. Effects of base isolation on seismic response of concrete rectangular tank, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2015(b),20(8):2149-2166.
• 5. Cheng X.S., Zhao L. , Zhang A.J. , et al. FSI resonance response of liquid-storage structures made of rubber-isolated rectangular reinforced concrete, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 2015(c),20(7):1809-1824.
• 6. Gui F.K. and Jiang S.C. Numerical Simulation of Liquid Sloshing Problem under Resonant Excitation, Advances in Mechanical Engineering, 2014,6(1):701-709.
• 7. Goudarzi M.A., Sabbagh-Yazdi S.R., Marx W. Seismic analysis of hydrodynamic sloshing force on storage tank roofs, Earthquake Spectra, 2010,26(1):131-152.
• 8. Haroun M.A. and Chen W. Seismic large amplitude liquid sloshing-theory, Seismic Engineering @ Research and Practice, ASCE, 2015.
• 9. Hirt C.W. and Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries, Journal of Computational Physics, 1981,39(1):201-255.
• 10. Liu Z.H. and Huang Y.Y. An arbitrary Lagrangian-Eulerian boundary element method for large-amplitude sloshing problems, Journal of Vibration Engineering, 1993,6(1):10-18.
• 11. Nie L.Y. and Shi X.L. Discussion on method of estimating the effect range of truncation error in large amplitude sloshing of water in rectangular duct, Chinese Journal of Computational Mechanics, 2010,27(4):624-628.
• 12. Yue B.Z., Liu Y.Z. and Wang Z.L. Review of the numerical methods for simulating large -scale amplitude sloshing of liquid, Journal of Shanghai Jiaotong University, 1999,33(6):760-763.
• 13. Zhao Y.R. FSI resonance response of rubber isolated rectangular reinforced concrete liquid-storage structures, Lanzhou: Lanzhou University of Technology, 2014.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).