Numerical structural analysis of NPP reinforced concrete structures under seismic loading

• Autorzy: Aleshin V. , Seleznev V.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza strukturalna żelbetowych konstrukcji elektrowni jądrowych w warunkach obciążeń sejsmicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes an approach to the numerical analysis of response of nuclear power plant buildings including soil-structure interaction effects. A reinforced concrete structure of an NPP reactor building under operating and seismic loadings is considered. The simulated seismic load corresponds to a maximum designed earthquake of magnitude 7 (the peak ground surface acceleration is 0.12 g). The numerical analysis was performed by the finite element method in a 3D nonlinear statement using the FEM-programs ANSYS and LS-DYNA. Review of the numerical analysis results demonstrated that the presented technique can be successfully applied to seismic design of NPP structures.

PL

W artykule opisano sposób analizy numerycznej reakcji (odpowiedzi) budynków elektrowni jądrowej, łącznie ze zjawiskami interakcji pomiędzy gruntem a konstrukcjami. Rozpatrywana jest żelbetowa konstrukcja budynku reaktora elektrowni jądrowej w warunkach roboczych i obciążeń sejsmicznych. Symulowane obciążenie sejsmiczne odpowiada maksymalnej sile trzęsienia ziemi założonej w projekcie, a mianowicie poziomowi 7 (maksymalne szczytowe wartości przyspieszenia gruntu wynoszą 0,12g). Analiza numeryczna została wykonana przy użyciu metody elementów skończonych dla trójwymiarowego modelu nieliniowego z wykorzystaniem programów ANSYS oraz LS-DYNA służących do analizy MES. Przegląd wyników analiz numerycznych wykazał, że zaprezentowana technika może być z powodzeniem stosowania do projektowania konstrukcji elektrowni jądrowych z uwzględnieniem zagrożeń sejsmicznych.

Słowa kluczowe

EN

nuclear power plants; seismic loading; reinforced concrete structures; multi-axial stress states; numerical structural analysis; finite elements

PL

elektrownie jądrowe; obciążenie sejsmiczne; konstrukcje żelbetowe; stan naprężeń wieloosiowych; numeryczna analiza strukturalna; elementy skończone

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2012
• Tom: No. 3 (23)
• Strony: 29--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Aleshin V.

• Physical & Technical Center, LLC, Russian Federation

autor

Seleznev V.

• Physical & Technical Center, LLC, Russian Federation

Bibliografia

• [1] Accounting for Natural and Technology-Related Effects on Nuclear and Radiation- Dangerous Sites. PNAE G-05-035-94. Gosatomnadzor of Russia, Moscow, 1995 (in Russian).
• [2] Design Guidelines for Aseismic Nuclear Power Plants. NP-031-01. Gosatomnadzor of Russia, Moscow, 2001 (in Russian).
• [3] Seismic Analysis of Safety-Related Nuclear Structures and Commentary. ASCE 4-98. ASCE Standards, USA, 2000.
• [4] Code for Seismic Design of Buildings. National Standard of the People’s Republic of China. GB 50011-2001, Beijing, 2001.
• [5] British Standard Specification for Prestressed Concrete Pressure Vessels for Nuclear Engineering. BS 4975, UK, 1990.
• [6] Règles de conception et de construction du génie civil des ilots nucléaires REP. Code RCC-G, éditions AFCEN, France, 2007 (in French).
• [7] Technical Guidelines for Aseismic Design of Nuclear Power Plants. JEAG 4601-1991 Supplement, Japan Electric Association, 1991.
• [8] Eurocode 8: Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures. ENV 1998-1-6:2004, CEN, Bruxelles, 2004.
• [9] Seismic Design and Qualification for Nuclear Power Plants. Safety Guide, Safety Standards Series No. NS-G-1.6. IAEA, Vienna, 2003.
• [10] Evaluation of Seismic Hazards for Nuclear Power Plants. Safety Guide, Safety Standards Series No. NS-G-3.3. IAEA, Vienna, 2002.
• [11] Rabotnov Yu.N. Solid Mechanics. Nauka, Moscow, 1988 (in Russian).
• [12] Sedov L.I. Continuum Mechanics. Nauka, Moscow, 1984. V.2 (in Russian).
• [13] Nonprestressed Concrete and Reinforced Concrete Structures. SP 52-101-2003. Gosstroi of Russia, Moscow, 2004 (in Russian).
• [14] GOST 26633-91. Heavy and Fine Grain Concretes // Specifications. USSR Gosstroi, Moscow, 1991 (in Russian).
• [15] Murray Y.D. User Manual for LS-DYNA Concrete Material Model 159. Publication No. FHWA-HRT-05-062. The Federal Highway Administration (FHWA), USA, 2007.
• [16] CEB-FIP Model Code 1990. Design Code. Comité Euro-International du Béton. Thomas Telford House, London, 1993.
• [17] Tsitovich N.A. Soil Mechanics. Higher School, Moscow, 1983 (in Russian).
• [18] Governing Laws of Soil Mechanics // Collection of papers, Mechanics: New Developments in Foreign Science Series / Ed. A.Yu. Ishlinsky and G.G. Chernyi. Issue 2. Mir, Moscow 1975 (in Russian).
• [19] Seleznev V.E., Aleshin V.V., Pryalov S.N. Mathematical Modeling of Piping and Ductwork Systems: Methods, Models and Algorithms. MAKS Press, Moscow, 2007 (in Russian).
• [20] GOST 5781-82. Hot-Rolled Steel for Concrete Reinforcement. RF Goskomstandart, 1983 (in Russian).
• [21] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element method. Butterworth–Heinemann, Oxford, 2000.
• [22] Chen W.F., Han D. J. Plasticity for Structural Engineers. Springer–Verlag, New York, 1988.
• [23] Menétrey Ph., Willam K. J. Triaxial Failure Criterion for Concrete and its Generalization // ACI Structural Journal, vol. 92, May/June, 1995.
• [24] Aki K., Richards P. Quantitative Seismology, W.H. Freeman and Company, San Francisco, 1980.
• [25] Nonlinear Seismic Correlation Analysis of the JNES/NUPEC Large-Scale Piping System Tests / Ali S.A, Nie J., DeGrassi G., et al. // Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference, Paper PVP2008-61881, Chicago, IL, USA, 2008.
• [26] Geotechnical Aspects of Site Evaluation and Foundations for Nuclear Power Plants. Safety Guide, Safety Standards Series No. NS-G-3.6. IAEA, Vienna, 2004.
• [27] Cooper P., Hoby P., Prinja N. How to Do Seismic Analysis Using Finite Elements. NAFEMS Ltd., Glasgow, 2007.
• [28] ANSYS Mechanical APDL Documentation. Release 14.0. SAS IP, Inc., 2011.
• [29] LS-DYNA Theory Manual / Compiled by J.O. Hallquist // Livermore Software Technology Corporation, 2006.