Directional effects of earthquake-induced sloshing in rectangular tanks

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Abstract

The influence of the direction of earthquake motions on the hydrodynamic loads on a fluid-filled rectangular tank and on the associated amplitudes of the water surface elevation is investigated. A superposition of the closed-form solution for motion parallel to a pair of sides is used to develop analytical results for an arbitrary direction of motion. The resulting solution is used to examine the effects of motion direction on the maximum force on the tank for both harmonic and earthquake-induced motions. For a harmonic motion, the highest loads occur for a motion parallel to a pair of sides, whereas the highest elevations generally occur for an intermediate direction of motion. For an earthquake-induced motion, both the highest loads and the highest elevations occur for a motion parallel to a pair of sides. An example application is provided, and the implication of the results on the design of rectangular tanks is indicated.

L'influence de la direction du mouvement des séismes sur les charges hydrodynamiques agissant sur un réservoir rectangulaire rempli d'un fluide et sur les amplitudes résultantes de l'élévation de la surface de l'eau est étudiée. Une superposition de la solution fermée pour un mouvement parallèle à l'un des côtés est utilisée pour développer des résultats analytiques pour une direction arbitraire du mouvement. La solution obtenue est utilisée pour examiner les effets de la direction du mouvement sur la force maximale agissant sur un réservoir, pour un mouvement harmonique ainsi que pour un mouvement induit par un séisme. En ce qui a trait au mouvement harmonique, les chargements les plus importants surviennent lorsque le mouvement est parallèle à l'un des côtés, tandis qu'en général les plus grandes élévations surviennent généralement pour un mouvement de direction intermédiaire. Pour un mouvement induit par un séisme, les chargements et les élévations les plus élevés surviennent tous les deux pour un mouvement parallèle à l'un des côtés. Un exemple d'application est donné, et les implications des résultats sur la conception d'un réservoir rectangulaire sont indiquées.

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