Dynamic analysis of rectangular liquid containers in three-dimensional space

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Abstract

A new method for seismic analysis of containers in three-dimensional space is introduced in which the effects of both impulsive and convective components and their corresponding damping are accounted for in time domain. A case study is performed to investigate the behaviour of a concrete rectangular container under the effects of horizontal and vertical ground motions using the scaled earthquake components of the 1940 El-Centro earthquake record. Two-dimensional behaviour of the tank is assumed. The results of the study are compared with those obtained using the current practice and those determined from finite element (FE) analysis based on a lumped mass model. The results of the FE analysis with the equivalent added masses and rigid walls are in good agreement with those from the current practice. Compared with the proposed method, however, the current practice overestimates the response of the container. Also, the vertical excitation leads to a significant response in the container, but combining the effects of horizontal and vertical excitations reduces the response of the structure in the considered system.

Dans le présent article, une nouvelle méthode d'analyse sismique de contenants dans un espace tridimensionnel est introduite dans laquelle les effets des composantes impulsive et convective et leur amortissement correspondant sont considérés dans le temps. Un cas est étudié pour examiner le comportement d'un contenant rectangulaire en béton sous les effets de mouvements verticaux et horizontaux du sol en utilisant les composantes à l'échelle du séisme El-Centro de 1940. Un comportement bidimensionnel du réservoir est présumé. Les résultats de l'étude sont comparés à ceux obtenus en utilisant la pratique courante ainsi que ceux déterminés à partir d'une analyse par éléments finis basée sur le modèle de masse amassée. Les résultats de l'analyse par éléments finis, avec l'ajout des masses équivalentes et des parois rigides, ont une bonne corrélation avec ceux de la pratique courante. Cependant, la pratique courante surestime la réponse du contenant par rapport à la méthode proposée. De plus, l'excitation verticale engendre une réponse importante dans le contenant mais, dans le système à l'étude, le fait de combiner les effets des excitations verticales et horizontales réduit la réponse de la structure. [Traduit par la Rédaction]

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