Phân tích ứng xử của hệ bể chứa-chất lỏng dưới tải trọng động đất có xét đến biến dạng nền bằng phần tử vĩ mô

  • Huỳnh Văn Quân

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Phạm Ngọc Bảy

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Email: quanhv_ph@utc.edu.vn
Từ khóa: bể chứa-chất lỏng, phần tử vĩ mô, tải trọng động, tương tác kết cấu-đất nền, phương pháp Newmark

Tóm tắt

Dưới tác dụng lặp của tải trọng động đất, phần đất nền xung quanh móng sẽ biến dạng, có thể làm móng tách khỏi mặt tiếp xúc với nền đất (phi tuyến hình học) và/hoặc tính chất của đất thay đổi dẫn đến xuất hiện phi tuyến vật liệu. Bài báo cải tiến mô hình phân tích hệ bể chứa-chất lỏng dạng thông số tập trung của tiêu chuẩn API 650 dưới tải trọng động đất bằng cách xét đến tương tác kết cấu-đất nền (SSI) giúp ứng xử của hệ gần với thực tế. Trong đó, hệ móng-đất nền được thay bằng một mô hình tiên tiến là phần tử vĩ mô (macro element) nên bài toán được đơn giản hóa nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác. Mô hình đề xuất gồm chất lỏng, bể chứa, móng và đất nền sẽ được phân tích dưới tải trọng động đất El-Centro (1940) với gia tốc đỉnh tra theo tiêu chuẩn TCVN 9386:2012. Kết quả phân tích được biểu diễn theo thời gian giúp quan sát diễn tiến của phản ứng so với chỉ thu được giá trị cực đại của tiêu chuẩn API 650 và độ lệch các giá trị phản ứng cực đại giữa hai phương pháp đều lớn hơn 10% đã phần nào thể hiện ảnh hưởng của việc xét đến SSI

Tài liệu tham khảo

[1]. O. Miguel, T. Larkin, N. Chouw, Comparison between standards for seismic design of liquid storage tanks with respect to soil-foundation-structure interaction and uplift, Bulletin of The New Zealand Society for Earthquake Engineering, 45 (2012) 40-46. https://doi.org/10.5459/bnzsee.45.1.40-46
[2]. P.K. Malhotra, T. Wenk, M. Wieland, Simple procedure for seismic analysis of liquid-storage tanks, Structural Engineering International, 10 (2018) 197-201. https://doi.org/10.2749/101686600780481509
[3]. M. Yazdanian, J.M. Ingham, C. Kahanek, D. Dizhur, Damage to flat-based wine storage tanks in the 2013 and 2016 New Zealand earthquakes, Journal of Constructional Steel Research, 168 (2020) 1-21. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2020.105983
[4]. M.K. Shrimali, R.S. Jangid, Seismic response of liquid storage tanks isolated by sliding bearings, Engineering Structures, 24 (2002a) 909-921. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(02)00009-3
[5]. M.K. Shrimali, R.S. Jangid, Non-linear seismic response of base-isolated liquid storagetanks to bi-directional excitation, Nuclear Engineering and Design, 217 (2002b) 1–20. https://doi.org/10.1016/S0029-5493(02)00134-6
[6]. M.K. Shrimali, R.S. Jangid, Seismic analysis of base-isolated liquid storage tanks, Journal of Sound and Vibration, 275 (2004) 59-75. https://doi.org/10.1016/S0022-460X(03)00749-1
[7]. A.A. Seleemah, M. El-Sharkaw, Seismic analysis and modeling of isolated elevated liquid storage tanks, Earthquakes and Structures, 2 (2011a) 397-412. http://dx.doi.org/10.12989/eas.2011.2.4.397
[8]. A A.A. Seleemah, M. El-Sharkawy, Seismic response of base isolated liquid storage ground tanks, Ain Shams Engineering Journal, 2 (2011b) 33–42. https://doi.org/10.1016/j.asej.2011.05.001
[9]. S.K. Sahaa, V.A. Matsagarb, A.K. Jainc, Earthquake response of base-isolated liquid storage tanks for different isolator models, Journal of Earthquake and Tsunami, 8 (2014) 1-39. https://doi.org/10.1142/S1793431114500134
[10]. H.V. Quân, Phân tích tương tác hệ bể chứa-chất lỏng theo phổ phản ứng đàn hồi của tiêu chuẩn TCVN 9386:2012, Tạp chí khoa học Giao thông Vận tải, 73(2) 127-139. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.2.3
[11]. H.V. Quân, Nghiên cứu tương tác kết cấu-đất nền dưới tác dụng của tải trọng động đất bằng phần tử vĩ mô, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Trường Giao thông Vận tải, 2021.
[12]. T. Larkin, Seismic response of liquid storage tanks incorporating soil structure interaction, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 134 (2008) 1-12. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2008)134:12(1804)
[13]. T. Larkin, Earthquake response of liquid storage tanks on layered sites, in: R.P. Orense, N. Chouw, Michael J., Soil-foundation-structure interaction, 1st ed., CRC Press, London, 2010, pp. 155-161. https://doi.org/10.1201/b10568
[14]. M. Farajian, Evaluation of soil-structure interaction on the seismic response of liquid storage tanks under earthquake ground motions, Computation, 5 (2017) 1-17. https://doi.org/10.3390/computation5010017
[15]. R. Paolucci, Simplified evaluation of earthquake-induced permanent displacements of shallow foundations, Journal of Earthquake Engineering, 1 (1997) 563-579. https://doi.org/10.1080/13632469708962378
[16]. C. Cremer, A. Pecker, L. Davenne, Cyclic macro-element for soil-structure interaction: material and geometrical non-linearities, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech, 25 (2001) 1257-1284. https://doi.org/10.1002/nag.175
[17]. R. Paolucci, M. Shirato, M.T. Yilmaz, Seismic behavior of shallow foundations: Shaking table experiments vs numerical modelling, Earthquake engineering and structural dynamics, 37 (2008) 577-595. https://doi.org/10.1002/eqe.773
[18]. C.T. Chatzigogos, A. Pecker, J. Salencon, Macroelement modeling of shallow foundations, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 29 (2009) 765–781. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2008.08.009
[19]. H.V. Quân, N.X. Huy, N.T. Kiên, Ứng xử của kết cấu chịu tác dụng động đất có xét đến tương tác phi tuyến đất nền-kết cấu, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X, Hà Nội tháng 12 năm 2017, 918-925, ISBN: 978-604-913-722-8.
[20]. G. Gazetas, Foundation Vibrations in Foundation Engineering Handbook, second ed., Springer, Boston, MA, 2013. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-3928-5_15
[21]. API, Welded Steel Tanks for Oil Storage, API Standard 650, 11th Ed., American Petroleum Institute, 2007.
[22]. R. Zhang, S. Chu, K. Sun, Z. Zhang, H. Wang, Effect of the directional components of earthquakes on the seismic behavior of an unanchored steel tank, Applied Sciences, 10 (2020), 1-13. https://doi.org/10.3390/app10165489
[23]. A.K. Chopra, Dynamics of structures, Prentice-Hall, New Jersey, 1995.
[24]. A. Zeybek, G.S.P. Madabhushi, L. Pelecanos, Seismic response of partially saturated soils beneath shallow foundations under sequential ground motions, Bulletin of Earthquake Engineering, 18 (2020) 1987-2002. https://doi.org/10.1007/s10518-020-00792-5
[25]. http://www.soilquake.net/ (truy cập ngày 11/03/2022)
[26]. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9386:2012, Thiết kế công trình chịu động đất.
[27]. V.R. Panchal, R.S. Jangid, Seismic response of liquid storage steel tanks with variable frequency pendulum isolator, KSCE Journal of Civil Engineering, 15 (2011) 1041-1055. https://doi.org/10.1007/s12205-011-0945-y

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
08/02/2022
Nhận bài sửa
22/03/2022
Chấp nhận đăng
19/04/2022
Xuất bản
15/10/2022
Chuyên mục
Công trình khoa học